分子溶剂对离子液体-水体系相平衡的调控作用

【作者】 李志勇； 郭中甲； 王慧勇； 王键吉；

【机构】 河南师范大学化学化工学院绿色化学介质与反应教育部重点实验室；

【摘要】 离子液体与水形成的部分互溶的两相体系,在生物分子萃取分离等领域有着广泛的应用前景。然而,这些部分互溶体系往往存在着液-液互溶温度过高等问题,严重地制约了这些体系的应用[1-2]。本文在测定一些双三氟甲基磺酸类离子液体+水体系液-液平衡相图的基础上,研究了7种分子溶剂(乙醇、乙腈、乙二醇、丙三醇、PEG200、N,N-二甲基甲酰胺、二甲亚砜)的加入对离子液体液-液相平衡的影响,考察了分子溶剂的结构、添加量对离子液体+水体系液-液相平衡温度的影响,分析了离子液体+水体系临界溶解温度对这些分子溶剂的敏感程度。通过分析实验结果,得到以下主要结论:1.离子液体[Val C2][Tf2N]、[Choline][Tf2N]、[Betaine][Tf2N]、[Girards][Tf2N]、[Carnitine][Tf2N]与水的互溶性依次增大,前四种离子液体在室温下与水部分互溶,但[carnitine][Tf2N]与水在室温下即可完全互溶。2.分子溶剂的加入能够显著影响离子液体+水体系的液-液相平衡温度。丙三醇的加入,使离子液体+水部分互溶体系的临界溶解温度上升,其他分子溶剂的加入均能使临界溶解温度下降,我们可以选择不同的分子溶剂和添加量来调控体系的相平衡。3.对于乙醇添加剂,离子液体+水体系的临界溶解温度对添加剂的敏感程度为[Val C2][Tf2N]>[Choline][Tf2N]>[Betaine][Tf2N]>[Girards][Tf2N]>[Carnitine][Tf2N]。这是因为这五种离子液体和水的互溶性顺序为:[Val C2][Tf2N]<[Choline][Tf2N]<[Betaine][Tf2N]<[Girards][Tf2N]<[Carnitine][Tf2N]。乙醇既能溶于水,又能溶于离子液体,乙醇的加入促使离子液体和水互溶。对于互溶性较差的离子液体,部分互溶体系的临界溶解温度对分子溶剂的加入更加敏感。更多还原