綠色溶劑介紹

1、綠色溶劑v一、綠色溶劑的背景及進(jìn)展v二、超臨界流體v三、水及超臨界水v四、離子液體v五、綠色溶劑的展望一一.綠色溶劑的背景及進(jìn)展綠色溶劑的背景及進(jìn)展 1.1、 綠色溶劑的簡(jiǎn)述及其發(fā)展 一個(gè)世紀(jì)以來，人類為適應(yīng)社會(huì)和工業(yè)生產(chǎn)的需要，在化學(xué)領(lǐng)域取得了十分輝煌的成就。但是由于受傳統(tǒng)發(fā)展觀念的影響，一些化工企業(yè)向環(huán)境排放了大量的污染物，一些化學(xué)藥品被毫無節(jié)制地濫用，給整個(gè)生態(tài)環(huán)境照成了非常嚴(yán)重的影響。在整個(gè)化工生產(chǎn)過程中，關(guān)于溶劑的應(yīng)用是其中很重要的一部分。 例如，在涂料、粘合劑、油漆、橡膠、化纖以及醫(yī)藥和油脂等生產(chǎn)過程中都要使用大量的有機(jī)溶劑。此外，在機(jī)械、電子和文具等精密儀器的清洗乃至于服裝業(yè)的干

2、洗過程中乃至于服裝業(yè)的干洗過程中也都要使用到大量的溶劑，而使用量最大、最為常見的溶劑主要有石油醚、苯類芳香烴、醇、酮和鹵代烴等。 目前，工業(yè)中最常使用的這些有機(jī)溶劑大多是易揮發(fā)、有毒和有害的，這些溶劑在使用過程中經(jīng)過揮發(fā)進(jìn)入空氣中，在陽(yáng)光的照射下容易在地面附近形成光化學(xué)煙霧，導(dǎo)致并加劇人們的肺氣腫、支氣管炎，甚至誘發(fā)癌癥病變。因此，揮發(fā)性有機(jī)溶劑是造成大氣污染的主要廢氣物之一。 現(xiàn)今，人們的環(huán)保意識(shí)越來越強(qiáng)，對(duì)工業(yè)的環(huán)保要求也越來越高，在化工行業(yè)中開始倡導(dǎo)綠色化工的理念，因此，尋找一種能夠替代這類有機(jī)溶劑而沒有或盡可能少的環(huán)境副作用的新型的綠色溶劑就成為了化工研究的必然要求。 那么，在綠色化學(xué)

3、的理念的引領(lǐng)下和人們對(duì)一些高毒性的傳統(tǒng)有機(jī)溶劑的質(zhì)疑聲中，一些企業(yè)和研究人員開始對(duì)綠色溶劑進(jìn)行研究。例如，20世紀(jì)八十年代初，Wlikes 等首次報(bào)道了含氯化鋁的離子溶液 1-丁基吡啶鹽和N-乙基-N -甲基咪唑鹽，并用于Friedel-Crafts?；磻?yīng)中，這主要是關(guān)于離子溶液作為綠色溶劑的應(yīng)用； 2001年， 我國(guó)留美學(xué)者李朝軍教授用金屬銦在水相反應(yīng)方面做了大量工作，因而獲得了2001年美國(guó)總統(tǒng)綠色化學(xué)獎(jiǎng)，這主要是利用水作為綠色溶劑的研究；Desimone等發(fā)現(xiàn)可用超臨界CO2取代老溶劑氟利昂，作為氟代丙烯酸酯單體自由基聚合反應(yīng)的溶劑，其產(chǎn)率高，而且產(chǎn)物易分離，這是超臨界流體作為綠色溶劑

4、的應(yīng)用。 通過以上的一些例子可以看到，近些年對(duì)于綠色溶劑的研究和開發(fā)主要就是三個(gè)方面：水作為綠色溶劑的應(yīng)用；離子溶液作為綠色溶劑的應(yīng)用；超臨界流體萃取作為綠色溶劑的應(yīng)用。1.2、綠色溶劑的主要類型 綠色溶劑水：水在有機(jī)合成中的應(yīng)用；水相中的自由基反應(yīng)等。離子溶液：在化學(xué)反應(yīng)中的應(yīng)用；在分離過程中的應(yīng)用等。超臨界流體：超臨界CO2的應(yīng)用；超臨界水的應(yīng)用等二二.超臨界流體超臨界流體v2.1.超臨界流體簡(jiǎn)介v 一般而言，處在臨界溫度（Tc）和臨界壓力（Pc）之上的流體，被稱作超臨界流體。超臨界流體不但具有與液體相近的溶解能力和傳熱系數(shù)，而且具有與氣體相近的粘度系數(shù)和擴(kuò)散系數(shù)。除此之外，在超臨界附近，

5、壓力的微小變化可以導(dǎo)致密度的巨大變化，而密度又與粘度、介電常數(shù)、擴(kuò)散系數(shù)和溶解能力相關(guān)，因此，可以通過調(diào)節(jié)超臨界流體的壓力來改變它的物化性質(zhì)。v2.2.超臨界流體的應(yīng)用v1.SCF萃取技術(shù) 超臨界流體的密度對(duì)溫度T 與壓力P 的變化很敏感， 而其溶解能力在一定壓力范圍內(nèi)與其密度成比例， 故可通過對(duì)T 與P 的控制而改變物質(zhì)的溶解度，特別是在臨界點(diǎn)附近T 與P 的微小變化可導(dǎo)致溶解度發(fā)生幾個(gè)數(shù)量級(jí)的突變, 這正是SCF 萃取的依據(jù)。 具體工業(yè)方法是在高壓條件下使之與待分離固體或液體混合物接觸 ，控制體系的壓力和溫度使待分離組分溶解在其中 ，然后通過降壓或升溫的方法，降低超臨界流體的密度，待分離物

6、析出，即可完成萃取過程。 與一些傳統(tǒng)的分離方法相比, 超臨界萃取有 許多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn),如下：1.超臨界流體萃取能力取決于流體密度，故很容易通過調(diào)節(jié)溫度和壓力來加以控制；2.溶劑回收方便簡(jiǎn)單，節(jié)省能源。通過等溫降壓或等壓升溫，被萃取物就可與萃取劑分離；3.由于超臨界萃取工藝可在較低溫度下操作，故特別適合于熱敏組分的萃??；4.可較快達(dá)到平衡。 v 2.作為反應(yīng)溶劑的應(yīng)用 用超臨界流體作為化學(xué)反應(yīng)溶劑的優(yōu)點(diǎn)之一是可以通過壓力變化， 在”像液相”和“像氣相”之間調(diào)節(jié)流體的性質(zhì)，即通過壓力變化，使其性質(zhì)在接近于氣體性質(zhì)或接近于液體性質(zhì)之間變化 ，這樣為更好地實(shí)現(xiàn)化學(xué)反應(yīng)提供了方便 。超臨界流體的密度與液體

7、接近， 溶劑強(qiáng)度也接近于液體，因而， 可以是很好的溶劑。 超臨界流體又具有某些氣體的優(yōu)點(diǎn)，如低粘度、高氣體溶解度和高擴(kuò)散系數(shù)等 ，這對(duì)快速化學(xué)反應(yīng)，尤其是擴(kuò)散抑制化學(xué)反應(yīng)或包含有氣體反應(yīng)物的反應(yīng)是十分有利的。 如用常見的一種超臨界流體（超臨界CO2）的另一優(yōu)點(diǎn)是：CO2不可能再被氧化，因而是理想的氧化反應(yīng)溶劑。同時(shí)，CO2 還可以利用超臨界CO2中濃度高這一性質(zhì)，使CO2 作為反應(yīng)物的反應(yīng)在超臨界CO2中進(jìn)行，從而提高反應(yīng)速率，甚至開發(fā)新的反應(yīng)。 近來的一些研究表明，超臨界流體溶劑有優(yōu)于普通溶劑的特性。如：可用超臨界 CO2取代老溶劑氟里昂，作為氟代丙烯酸酯單體自由基聚合反應(yīng)的溶劑，氣產(chǎn)率高，

8、而且產(chǎn)物易于分離；在三乙胺或三乙胺/甲醇存在下CO2催化加氫合成甲酸或甲酸衍生物的反應(yīng)在超臨界CO2中進(jìn)行時(shí)，其反應(yīng)速率明顯大于在其他溶劑中進(jìn)行時(shí)的速率。 使用環(huán)境友好的超臨界CO2代替?zhèn)鹘y(tǒng)噴漆過程中的快揮發(fā)溶劑，而僅保留原溶劑總量1/3-1/5的慢揮發(fā)溶劑，課獲得良好的噴漆質(zhì)量。實(shí)踐證明這種新的噴漆系統(tǒng)能大大減少對(duì)環(huán)境有污染的揮發(fā)性有機(jī)溶劑的排放，同時(shí)改善施工環(huán)境，有利于操作人員的身體健康。2.3、在材料加工過程中的應(yīng)用1、超臨界溶液的快速膨脹過程(RESS) 在超臨界壓力附近，壓力的微小增加可導(dǎo)致溶解質(zhì)的急劇上升。難揮發(fā)性溶質(zhì)在超臨界條件下的溶解度，比在相同溫度和壓力下的溶解度大106 倍

9、，含有難揮發(fā)性溶液的超臨界流體通過噴嘴、小孔等減壓過程可在極短時(shí)間內(nèi)完成( 10- 5 s) 。超臨界流體的快速膨脹導(dǎo)致很高的過飽和度，并伴隨著以音波形式產(chǎn)生的機(jī)械擾動(dòng)，前者產(chǎn)生一致的成核條件，并因此形成很窄的粒徑分布，后者則導(dǎo)致產(chǎn)生微小顆粒。故RESS 過程被廣泛應(yīng)用于微米甚至納米級(jí)顆粒與纖維的制備 。 2、超臨界反萃取過程 一些生化物質(zhì)與溶劑互溶，濃縮與提取較困難可利用超臨界流體作為反萃取劑，這些物質(zhì)在超臨界流體中的溶解度很小，當(dāng)加入超臨界流體后，溶液會(huì)稀釋膨脹，降低了原溶劑對(duì)物質(zhì)的溶解度，在短時(shí)間內(nèi)形成較大的過飽和度而使溶質(zhì)結(jié)晶析出，形成純度高、分布均勻的微細(xì)顆粒。三.水和超臨界水v3.

10、1 水 水作為介質(zhì), 在稀釋溶劑或萃取溶劑方面, 有其獨(dú)特的優(yōu)越性。而且也是地球上自然界最豐富的溶劑, 價(jià)廉易得, 無毒無害, 不燃不爆, 不污染環(huán)境。 在有機(jī)合成反應(yīng)中, 水可以省略諸如官能團(tuán)的保護(hù)、去保護(hù)等合成步驟, 是取代傳統(tǒng)揮發(fā)性有機(jī)溶劑和助劑的理想替代品。下面主要介紹水在有機(jī)化學(xué)反應(yīng)中作為溶劑的應(yīng)用。 1、 水在有機(jī)合成方面的應(yīng)用 在有機(jī)化學(xué)反應(yīng)中, 根據(jù)相似相容原理, 大多數(shù)有機(jī)化學(xué)反應(yīng)選用有機(jī)物質(zhì)如醛、酮、酯等作為溶劑來進(jìn)行反應(yīng), 但是在化學(xué)反應(yīng)結(jié)束后進(jìn)行產(chǎn)物分離時(shí), 勢(shì)必要將溶劑蒸發(fā), 因而會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染, 同時(shí)也很浪費(fèi)資源。而用水作為溶劑時(shí)因其廉價(jià)性可大大節(jié)約成本, 同時(shí)可

11、減少對(duì)環(huán)境的危害。1 )水相中的自由基反應(yīng) 水相反應(yīng)的研究具有相當(dāng)?shù)奈? 由于水的極性使許多反應(yīng)在水相中進(jìn)行時(shí)顯示出非常獨(dú)特的活性及選擇性。Fujirnoto等發(fā)現(xiàn)化合物在Et3B（三乙基硼） 及微量O2 引發(fā)的自由基環(huán)化中, 若以己烷或苯作溶劑,則沒有生成相應(yīng)的產(chǎn)物, 但當(dāng)反應(yīng)在水相中進(jìn)行時(shí)產(chǎn)率可達(dá)到67%78%。 2 )水相中環(huán)加成反應(yīng) 1980 年Breslow等發(fā)現(xiàn)水可作為有益的溶劑,用水在環(huán)戊二烯與甲基乙烯酮的環(huán)加成反應(yīng)中, 較之異丙烯為溶劑的反應(yīng)快700 倍。隨后Grieco等對(duì)水相環(huán)加成反應(yīng)也做了許多開創(chuàng)性工作,水相反應(yīng)可同時(shí)提高反應(yīng)速率和選擇性。值得一提的是, 這個(gè)反應(yīng)只得

12、到四種可能立體異構(gòu)體中的兩種, 主要異構(gòu)體是合成目標(biāo)分子所需要的, 若用常規(guī)的有機(jī)溶劑苯則產(chǎn)生無用的立體異構(gòu)體。3 )水相中有機(jī)金屬類反應(yīng) 水相有機(jī)合成的一個(gè)重要進(jìn)展是應(yīng)用于有機(jī)金屬類的反應(yīng), 其中有機(jī)銦試劑是成功的實(shí)例之一。趙喜芝等人通過甘露糖與a- 溴甲基丙烯酸甲酯的偶聯(lián)非常簡(jiǎn)捷地合成了( +) - KDN。4 ) 水相中Lewis 酸催化反應(yīng) 水相有機(jī)合成的另一重要進(jìn)展是水相Lewis酸催化反應(yīng)。許多常規(guī)的Lewis 酸催化反應(yīng)必須在無水的有機(jī)溶劑中進(jìn)行, 但環(huán)戊二烯與雙烯體在水相中經(jīng)0.01 mol/L 硝酸酮催化下的環(huán)加成較之在乙腈中進(jìn)行的非催化反應(yīng)速率提高了79300倍。 2 水作

13、為溶劑方面的應(yīng)用 這里主要討論水在膠粘劑及乳液方面的使用情況。膠粘劑既能粘接各種金屬又能粘接非金屬, 是一類重要的精細(xì)化工產(chǎn)品, 其社會(huì)、經(jīng)濟(jì)效益非常大,雖其消費(fèi)量較少, 但同酶、激素和維生素一樣, 卻是保持工業(yè)“健康”的不可缺少的材料, 如今已廣泛滲透到社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域之中。然而膠粘劑中使用最多的有機(jī)溶劑在其固化過程中的揮發(fā)會(huì)對(duì)人體及環(huán)境造成巨大的危害。據(jù)報(bào)道由于膠粘劑中甲苯的揮發(fā), 使深圳市一制鞋廠粘接工藝中的10 位女工先后患上了白血病。因而用最廉價(jià)的水替代有機(jī)溶劑開發(fā)的環(huán)境友好型膠粘劑應(yīng)運(yùn)而生。 通過對(duì)環(huán)氧樹脂進(jìn)行酯化、醚化和接枝等化學(xué)方法制得的水性環(huán)氧樹脂膠粘劑具有硬度高、附著力好、耐

14、水性佳和耐腐蝕性優(yōu)良等特點(diǎn), 是一種真正的水性、環(huán)保型綠色產(chǎn)品。利用有機(jī)硅改性水性丙烯酸酯, 能賦予丙烯酸酯乳液一些新的性能。王世泰采用預(yù)乳化法制備具有核/殼結(jié)構(gòu)的聚硅氧烷丙烯酸丁酯乳液, 提高了水性丙烯酸酯乳液膠粘劑的撕裂強(qiáng)度、耐持久性及拉伸強(qiáng)度并同時(shí)保留了伸長(zhǎng)率性能。對(duì)于水性聚氨酯膠粘劑來講, 由于其耐水性及耐候性優(yōu)良, 故發(fā)展速度較快。 日本首先開發(fā)了水性乙烯基PU 系木材膠粘劑( 簡(jiǎn)稱API) , 后改名為水性高分子- 異氰酸酯系列木材膠粘劑(WPI) 。該類膠粘劑性能突出, 初粘性高, 可常溫膠接, 最終粘接強(qiáng)度高, 且膠層耐水、耐久性良好, 粘接木材時(shí)受壓時(shí)間短, 操作簡(jiǎn)便, 膠粘

15、劑呈中性, 對(duì)木材無污染。詹紅菊等以異氰酸酯、聚醚多元醇為主要原料, 以二羥甲基丙酸為親水單體合成了一系列陰離子型水性聚氨酯分散液, 并將其應(yīng)用于織物整理劑、紙張光亮劑及鞋用膠粘劑方面, 取得了較好的效果。以MDI 制備的水性聚氨酯鞋用膠, 剝離強(qiáng)度可達(dá)100 N/cm。 由此可見, 以水作為溶劑的膠粘劑性能也很優(yōu)良, 其最大優(yōu)點(diǎn)是在固化過程中溶劑的揮發(fā)對(duì)環(huán)境不會(huì)造成污染, 因此已廣泛用于各行各業(yè)中, 其中汽車、電子和建筑等行業(yè)對(duì)聚氨酯膠、熱熔膠和有機(jī)硅膠這些高品質(zhì)、環(huán)境友好型膠粘劑的需求量增加, 與此同時(shí)也得到廣泛地應(yīng)用。3.2超臨界水 水在臨界點(diǎn)（Tc=374.2，Pc=22.1MPa）附

16、近，水的性質(zhì)發(fā)生顯著的變化，稱為超臨界水（SCW，SCH2O）和近臨界水（NCW），它們對(duì)有機(jī)物及許多氣體顯示出非常好的溶解能力，通過調(diào)節(jié)溫度和壓力，SCW和NCW的密度，介電常數(shù)、離子積、粘度等物理性質(zhì)可以連續(xù)改變，從而達(dá)到控制反應(yīng)速率，提高選擇性的目的。在SCW和NCW中進(jìn)行有機(jī)反應(yīng)，水可充當(dāng)溶劑、催化劑或反應(yīng)物，因此以SCW和NCW作為反應(yīng)介質(zhì)可以解決傳統(tǒng)工藝中有機(jī)溶劑帶來的一些環(huán)境問題。在超臨界水中進(jìn)行的綠色反應(yīng)包括：烷基化反應(yīng)、氧化反應(yīng)、重排反應(yīng)、水解反應(yīng)、Cannizzaro 反應(yīng)、舊塑料的降解油化等。 1) 超臨界水的氧化反應(yīng) 超臨界水氧化(supercritical Water

17、 Oxidation，簡(jiǎn)稱SCWO)技術(shù)。超臨界水氧化技術(shù)的氧化反應(yīng)路徑和反應(yīng)機(jī)理是人們關(guān)注的問題。Akiya等人認(rèn)為，在SCWO 過程中，與高溫燃燒的機(jī)理類似，主要是自由基氧化機(jī)理。 如下所示 RH + O2R-t-H02 (1) RH + HO2R + H202 (2) H202+ M 2H0 (3) RH + H0 R + H2O (4) R + O2ROO (5) ROO + RH ROOH 十R (6) 過氧化物通常分解生成分子較小的化合物，這種斷裂迅速進(jìn)行直至生成甲酸或乙酸為止，甲酸和乙酸繼續(xù)被氧化，最終轉(zhuǎn)化為CO 和水。M 為反應(yīng)體系中的碰撞基團(tuán)，主要為水。在SCWO 過程中，由

18、于水分子的參與，使得過程中有反應(yīng)活性很高的自由基中間體產(chǎn)生，它們通常對(duì)總的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)影響較大。 2 )超臨界水的水解反應(yīng) 人們對(duì)有機(jī)化合物在超(亞)臨界水中的水解，做了較多的研究。超(臨)臨界水中的水解反應(yīng)是非常重要的有機(jī)化學(xué)反應(yīng)。反應(yīng)一般在水臨界點(diǎn)附近的亞臨界區(qū)和超臨界區(qū)進(jìn)行，水既作為反應(yīng)介質(zhì)同時(shí)又參與反應(yīng)。水解名義上是酸堿催化，但是在純超(亞)臨界水中，從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得出，實(shí)際上是水自電離出的H起主要的催化作用 。由于水具有提供氫的能力，因此對(duì)于水解產(chǎn)物的分布有很大的影響。在自由基化學(xué)的鏈終止反應(yīng)中，具有加氫的作用，因此，在碳?xì)浠衔锘蛘呔埘サ乃庵?，能夠改變其選擇性，形成大分子量的產(chǎn)物。四.

19、離子液體4.1、離子液體的簡(jiǎn)介，定義及分類1、簡(jiǎn)介 離子液體的歷史可以追溯到1914年，這種物質(zhì)由濃硝酸和乙胺反應(yīng)制得，但是，由于其在空氣中很不穩(wěn)定而極易發(fā)生爆炸，它的發(fā)現(xiàn)在當(dāng)時(shí)并沒有引起人們的興趣，這是最早的離子液體。直到1976年，發(fā)現(xiàn)這種室溫離子液體是很好的電解液，能和有機(jī)物混溶，不含質(zhì)子，電化學(xué)窗口較寬。1982年Wilkes以1-甲基-3-乙基咪唑?yàn)殛?yáng)離子合成出氯化1-甲基-3-乙基咪唑，在摩爾分?jǐn)?shù)為50%的AICl3存在下，其熔點(diǎn)達(dá)到了8。在這以后，離子液體的應(yīng)用研究才真正得到廣泛的開展。 2、離子液體定義 離子液體是指在室溫或接近室溫下呈現(xiàn)液態(tài)的、完全由陰陽(yáng)離子所組成的鹽，也稱為

20、低溫熔融鹽。離子液體作為離子化合物，其熔點(diǎn)較低的主要原因是因其結(jié)構(gòu)中某些取代基的不對(duì)稱性使離子不能規(guī)則地堆積成晶體所致。3、分類 離子液體是由正負(fù)離子組成的、室溫下為液體的鹽,由于陰陽(yáng)離子數(shù)目相等, 因而整體上顯電中性。 根據(jù)陽(yáng)離子的不同可以將離子液體分為季銨鹽類、季磷類、咪唑類、吡啶類、噻唑類、吡咯啉類等。 根據(jù)陰離子的組成可將離子液體分為兩大類：一類是組成可調(diào)的氯鋁酸類離子液體；一類是組成固定對(duì)水和空氣穩(wěn)定的其他陰離子型離子液體 根據(jù)離子液體在水中的溶解性不同可將其分為親水性離子液體和憎水性離子液體。 根據(jù)離子液體的酸堿性可把離子液體分為L(zhǎng)ewis酸性、 Lewis堿性、Brnsted酸性

21、、Brnsted堿性和中性離子液體。 v目前被人們關(guān)注的液體離子的種類比較多,但大體上說起來,其中的陽(yáng)離子主要有以下四類 : 烷基季銨離子: NRxH4-x + 例如Bu3NMe + ; 烷基季磷離子: PRxH4-x+ 例如 Ph3POc + ; N-烷基取代吡啶離子,記為RPy+ ; 1 ,3-二烷基取代咪唑離子,或稱為N ,N-二烷基取代咪唑離子,記為RRim+ . v陰離子則可以是A1C1-4 、BF-4 、PF-4 、CF3COO-,CF3S0-3 、(CF3SO2)2N-,SbF6- 等有機(jī)離子和配合物離子,有些情況下也可以是Cl-、Br-、I- 、NO3- 、ClO4-等簡(jiǎn)單無機(jī)

22、離子.v 選擇陰離子時(shí)要注意兩點(diǎn):1) AlCl4-對(duì)水極其敏感,有時(shí)會(huì)要求在真空或惰性氣體保護(hù)下處理和使用,由于它遇水會(huì)放出HCl ,所以這類離子液體在使用時(shí)會(huì)對(duì)皮膚有一定的刺激性;2) 以NO3-和ClO4- 為負(fù)離子時(shí)要小心它們具有爆炸性.4.2、離子液體的特點(diǎn)與性質(zhì) 1、特點(diǎn)： 它具有不揮發(fā)、不可燃、導(dǎo)電性強(qiáng)、室溫下離子液體的粘度很大,熱容大、蒸汽壓小、性質(zhì)穩(wěn)定，對(duì)許多無機(jī)鹽和有機(jī)物有良好的溶解性，在電化學(xué)、有機(jī)合成、催化、分離等領(lǐng)域被廣泛的應(yīng)用。 2.具體性質(zhì) (1) 大多數(shù)離子液體在- 97200 能夠保持液體狀態(tài)(相比之下,水為0100 ,氨為- 77 - 33. 35 ) ,在

23、很大程度上允許動(dòng)力學(xué)控制。 (2) 對(duì)大多數(shù)無機(jī)物、有機(jī)物和高分子材料來說,離子液體是一種優(yōu)良的溶劑(但不能溶解聚乙烯,或玻璃) ,較高的溶解度意味著較小的反應(yīng)器容積。(3) 表現(xiàn)出Brosted、Lewis 和Franklin 酸性以及超酸性質(zhì)。這就表明它們不但可以作為溶劑使用,而且還可作為某些反應(yīng)的催化劑使用。這些催化活性的溶劑避免了使用額外的可能有毒的催化劑或可能產(chǎn)生大量廢棄物的缺點(diǎn)。(4) 沒有明顯的蒸氣壓,因此可通過低壓蒸餾的方法很容易將產(chǎn)物與離子液體分離。(5) 對(duì)水的敏感性并沒有限制其在工業(yè)上的應(yīng)用。(6) 在溫度接近200 時(shí)離子液體仍然具有良好的熱穩(wěn)定性。(7) 價(jià)格相對(duì)便宜

24、,而且容易制備。2、在與傳統(tǒng)有機(jī)溶劑和電解質(zhì)相比時(shí)，離子液體具有一系列突出的優(yōu)點(diǎn)：（1）液態(tài)范圍寬，從低于或接近室溫到300攝氏度以上，有高的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性；（2）蒸汽壓非常小，不揮發(fā)，在使用、儲(chǔ)藏中不會(huì)蒸發(fā)散失，可以循環(huán)使用，消除了揮發(fā)性有機(jī)化合物（VOCs）對(duì)環(huán)境污染問題;（3）電導(dǎo)率高，電化學(xué)窗口大，可作為許多物質(zhì)電化學(xué)研究的電解液；（4）通過陰陽(yáng)離子的設(shè)計(jì)可調(diào)節(jié)其對(duì)無機(jī)物、水、有機(jī)物及聚合物的溶解性，并且其酸度可調(diào)至超強(qiáng)酸。（5）具有較大的極性可調(diào)控性，粘度低，密度大，可以形成二相或多相體系，適合作分離溶劑或構(gòu)成反應(yīng)分離耦合新體系；（6）對(duì)大量無機(jī)和有機(jī)物質(zhì)都表現(xiàn)處良好的溶解能力

25、，且具有溶劑和催化劑的雙重功能，可以作為許多化學(xué)反應(yīng)溶劑或催化活性載體。離子液體被認(rèn)為與超臨界CO2，和雙水相一起構(gòu)成三大”綠色溶劑”，具有廣闊的應(yīng)用前景。 4.3、離子液體的合成與制備 從理論上講,只要改變陰、陽(yáng)離子的結(jié)合方式即可設(shè)計(jì)出數(shù)目巨大、種類繁多、不同組合的離子液體. 但就目前的研究來看,真正符合上述物性特征的離子液體并不多. 其合成方法主要有間接法、直接法、微波法和其他輔助法等.1、間接合成法 間接合成法又稱復(fù)分解法或二步合成法,多用于合成氯鋁酸類離子液體. 第一步,目標(biāo)陽(yáng)離子鹵化物通常由鹵代烷RX與烷基咪唑或烷基吡啶通過季銨化(或烷基化)反應(yīng)制得,一般反應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng). 如1 - 甲

26、基咪唑與氯代烷在80反應(yīng)時(shí),需要2 - 3天才能進(jìn)行完全. 溴代烷在較低溫度下進(jìn)行反應(yīng),也需1天才能完成. 間接合成法的優(yōu)點(diǎn)是普適性較好,產(chǎn)品收率較高;對(duì)于一些疏水性離子液體,也可用水作溶劑. 缺點(diǎn)是合成時(shí)間較長(zhǎng),合成過程副產(chǎn)物較多. 為提高收率,往往鹵代烷需過量. 合成過程中因離子交換反應(yīng)而產(chǎn)生的等摩爾無機(jī)鹽副產(chǎn)物,常規(guī)方法難以除去這些微量雜質(zhì),尤其是鹵代烷鏈較長(zhǎng)時(shí),沸點(diǎn)升高,更難除去,進(jìn)一步提純將增加成本.2、直接合成法 直接合成法又稱一步法,常采用直接季銨法和酸堿中和法制備離子液體. 季銨法一般是由脂肪季銨陽(yáng)離子與電化學(xué)較穩(wěn)定的陰離子,在適當(dāng)?shù)娜軇┲兄苯臃磻?yīng)生成離子液體. 如在1, 1,

27、 1 - 三氯乙烷中用烷基咪唑制備RM IM CF3 SO3 : 酸堿中和法一般是由酸和堿性鎓鹽或叔胺直接反應(yīng)生成離子液體. 如: RR3N+ OH- + R”SO3H = = = RR3N=R”SO3 + H2O R3N + HNO3 = = = R3HN + NO3 - 直接合成法多為均相反應(yīng),克服了兩步法不易除雜的缺陷,操作經(jīng)濟(jì)簡(jiǎn)便,沒有副反應(yīng),產(chǎn)物收率較高,產(chǎn)品易于純化. 但需要在真空中脫除溶劑水和反應(yīng)生成的水,另外堿性鎓鹽也不易得到,使該方法的推廣受到了限制.3、微波合成法 微波合成是通過偶極轉(zhuǎn)動(dòng)和離子傳導(dǎo),將波長(zhǎng)為1m 1mm的電磁波通過反應(yīng)介質(zhì),在磁場(chǎng)中將交變電磁能轉(zhuǎn)化為介質(zhì)內(nèi)能

28、的一種加熱合成法,即將微波能量直接轉(zhuǎn)移到被加熱的物質(zhì)上. 這種加熱方法具有加熱 速度快、均勻、節(jié)能高效等特點(diǎn). 如有報(bào)道,用微波法合成烷基咪唑類離子液體能使反應(yīng)速度提高500倍, 轉(zhuǎn)化率超過95%,收率高于90% ,同時(shí)減少了鹵代烷的用量. 但由于目前微波技術(shù)的限制,該方法的重現(xiàn)性較差,微波功率和反應(yīng)時(shí)間不易控制,合成量較小,難以規(guī)?；a(chǎn).4、其他合成法 主要有超聲波、電化學(xué)、液液萃取等輔助合成法. 超聲波已作為探索清潔工藝的重要手段,廣泛地用于有機(jī)合成.為解決離子液體合成過程中少量的鹵離子(約含1% - 5% )和有機(jī)溶劑副產(chǎn)物的生成,Moulton等人提出了電化學(xué)技術(shù)合成高純離子液體的方

29、法,即在電化學(xué)反應(yīng)池中,將目標(biāo)陰、陽(yáng)離子通過離子交換膜形成離子液體. 除水后產(chǎn)品純度可達(dá)99. 99% ,但合成裝置和操作方法比較復(fù)雜,不易掌握. 液液萃取法是美國(guó)通用電氣公司開發(fā)的一種利用水有機(jī)溶劑液液兩相反應(yīng)萃取制備室溫?zé)o鹵離子的四烷基季銨鹽、季鏻鹽離子液體的方法. 通過選取不溶于水但易溶于目標(biāo)離子液體的有機(jī)溶劑,將離子液體從水相中萃取出來,實(shí)現(xiàn)無鹵素高純離子液體的合成. 這種方法的優(yōu)點(diǎn)在于產(chǎn)品純度高,有機(jī)溶劑可回收利用. 但有機(jī)萃取劑的選擇不易,有機(jī)溶劑的回收易形成二次污染. 4.4離子液體的應(yīng)用 相對(duì)于傳統(tǒng)的易揮發(fā)有機(jī)溶劑, 離子液體具有很多獨(dú)特的物理化學(xué)性質(zhì), 如: 液態(tài)范圍寬且高溫

30、時(shí)仍具有良好的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性、蒸汽壓低、不易揮發(fā)、不易燃燒、粘度范圍寬且可調(diào)、溶解性能好、毒性低并具有生物可降解性, 等等。正是這些獨(dú)特的物理化學(xué)性質(zhì), 使它被認(rèn)為是可以改善環(huán)境的可設(shè)計(jì)的新型綠色溶劑 , 已經(jīng)在電化學(xué)、化學(xué)反應(yīng)、分離分析等領(lǐng)域中取代揮發(fā)性有機(jī)溶劑而得到了廣泛研究和應(yīng)用。 1.離子液體在電化學(xué)中的應(yīng)用 離子液體和通常電解液相比具有一系列獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)：v(1)具備其它電解液不能同時(shí)具有的高離子電導(dǎo)率、寬電勢(shì)窗口，無明顯蒸汽壓不揮發(fā)，可用于高真空系；v(2)呈液態(tài)的溫度區(qū)間大，可達(dá)300|。C；v(3)熱穩(wěn)定、電化學(xué)穩(wěn)定、不易燃、可傳熱、可流動(dòng)；v(4)高極性，通過對(duì)陰陽(yáng)離子的設(shè)

31、計(jì)可調(diào)節(jié)對(duì)無機(jī)物、水、有機(jī)物和聚合物的溶解性，以適應(yīng)不同的研究體系；v(5)酸性可調(diào)，提供Lewis酸性、中性、堿性環(huán)境，且可調(diào)至超酸性；v(6)可以和聚合物、納米粒子及碳納米管形成凝膠v1)離子液體在電池方面的應(yīng)用 鋰電池 Farlane等設(shè)計(jì)出以離子液體為塑晶網(wǎng)絡(luò)，再將鋰離子摻雜其中，由于這種晶格旋轉(zhuǎn)無序性且存在空位，鋰離子可在其中快速移動(dòng)，導(dǎo)電性好，使離子液體在二次電池上的應(yīng)用很有前景。Bockirs合成了以吡啶陽(yáng)離子為基礎(chǔ)的DMFPBF4離子液體，其可在較寬的溫度范圍內(nèi)和鋰穩(wěn)定共存，以它為電解質(zhì)裝配的LiMnO4Li電池顯示出較高的充放電循環(huán)效率(96)。 太陽(yáng)能電池。 離子液體由于具

32、有熱穩(wěn)定、低蒸氣壓、不燃性、高離子傳導(dǎo)率、寬的電化學(xué)穩(wěn)定電位窗、與聚合物易形成凝膠等特性，使其非常適合用于電化學(xué)太陽(yáng)能電池的電解液.Wang等以六烷基胍鹽離子液體作為燃料敏化 太陽(yáng)能電池的電解質(zhì)，研究發(fā)現(xiàn)與傳統(tǒng)的電池相比其光電傳化率大大提高 v2)離子液體在電沉積方面的應(yīng)用 離子液體作為電解液來電化學(xué)沉積各種金屬、合金、半導(dǎo)體等，可以獲得一些在傳統(tǒng)溶劑中不能發(fā)生電沉積的材料，及在室溫下電沉積一些傳統(tǒng)方法只能在高溫下才能沉積出來的材料；另外還可以通過改變離子液體的性質(zhì)和電化學(xué)參數(shù)來調(diào)節(jié)粒徑的尺寸和合金的組成,目前，已進(jìn)行了多種金屬、金屬合金和半導(dǎo)體(Li、Na、m、Fe、Ni、Cu、Ag、Zn、

33、W、Sb、Ti、Si、Co、GaAs、CoZn、InSb等的電鍍和電沉積。Katayama以Pt和Ag為工作電極，在AgBF4飽和的emimBF離子液體中研究了Ag的電化學(xué)行為。實(shí)驗(yàn)表明：Ag金屬可以在AgBF4的emimBF4溶液中進(jìn)行電化學(xué)沉積，電沉積反應(yīng)在Pt電極上進(jìn)行。Hsiu等研究了emimC1BF4中碲化鎘的電沉積行為，結(jié)果表明，碲的沉積發(fā)生在Te(4+)被還原為Te，且可進(jìn)一步被還原為Te(2一)。在已被沉積的Te上利用Cd的低電位沉積可得到CdTe電化學(xué)沉積，且提高沉積溫度可增加Cd的低電位沉積速率，加快聚晶體CdTe的形成。Abedin等在BMPTNF2離子液體中電化學(xué)沉積得

34、到了外形規(guī)則的Al微粒。v 2.離子液體在化學(xué)反應(yīng)中的應(yīng)用 近年來用離子液體作為反應(yīng)溶劑的研究很多,根據(jù)反應(yīng)的關(guān)鍵步驟, 可將這些反應(yīng)劃分為3類: 加氫和重排反應(yīng)( 包括烯烴、芳烴等的加氫和Beckmann 重排) ; C- C, C- O 鍵的斷裂反應(yīng)( 如聚乙烯裂解、醚和環(huán)醚的?；_裂、油頁(yè)巖和重油的溶解以及環(huán)氧化物的不對(duì)稱開環(huán)) ; C- C, C- 雜原子鍵的偶合反應(yīng)( 包括Friedel- Crafts 烷基化、?；磻?yīng),Diels- Alder 反應(yīng), 二聚、齊聚、聚合反應(yīng), 烷基化如線性烷基苯的合成, 烯丙基化, Heck 反應(yīng), 氫甲?；磻?yīng), 氧化反應(yīng), 親核取代反應(yīng), 芳

35、烴的親電硝化反應(yīng),自由基反應(yīng), 芳鹵化物的羰基化反應(yīng), 醛還原反應(yīng),Claisen 重排與環(huán)化反應(yīng), 丙烯氧化物與CO2 環(huán)加成反應(yīng),Witting 反應(yīng), 雜環(huán)化合物的還原反應(yīng), 醇解、胺解氧化氫解反應(yīng), 酯交換反應(yīng), Baylis- Hillman 反應(yīng)以及不對(duì)稱合成和生化反應(yīng)等）v1)聚合反應(yīng) Hong等對(duì)甲基丙烯酸甲酯與苯乙烯的自由基聚合反應(yīng)進(jìn)行了研究, 反應(yīng)分別在離子液體C4mimPF6,苯溶液中進(jìn)行。當(dāng)引發(fā)劑的摩爾比相同時(shí), 在離子液體中所得的聚合物比在苯中所得的聚合物的相對(duì)分子質(zhì)量大10倍多。由于形成的聚合物不溶于離子液體, 因而反應(yīng)速率快, 聚合后單體8h可完全轉(zhuǎn)化為聚合物而在

36、苯中的反應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng)。過濾可將聚合物與離子液體分離,濾液經(jīng)蒸發(fā)可使離子液體再生, 聚合物用水和乙醇的混合液沖洗即可凈化。但聚合物中夾帶離子液體是巫待研究解決的問題。v2)弗瑞德一克來福特（Friedel一Craft)反應(yīng) Friedel一Craft反應(yīng)在工業(yè)上常用于含芳香 環(huán)的分子上加烷基和?；? 生成復(fù)雜的化合物。工業(yè)上用HF或AlCl3作Friedel一Craft反應(yīng)的催化劑, 反應(yīng)過程中產(chǎn)生大量的廢水。具有Lewis酸性的離子液體是具有雙重功能的催化溶劑體系, 可以代替溶劑(苯或硝基苯等)及催化劑。Friedel一Craft反應(yīng)在傳統(tǒng)溶劑中80下需反應(yīng)8h, 產(chǎn)物為異構(gòu)體的混合物, 產(chǎn)率為

37、80%,而離子液體中, 只需在0下反應(yīng)30s, 產(chǎn)物為單一的異構(gòu)體, 產(chǎn)率高達(dá)98%。v3)狄爾斯一阿德耳(Diels-Alder)反應(yīng) Diels-Alder反應(yīng)在有機(jī)合成上是一個(gè)非常有用的一結(jié)合反應(yīng), 其實(shí)質(zhì)是雙烯體和親雙烯體通過協(xié)同作用進(jìn)行的4+2環(huán)加成反應(yīng)。 Fischer等研究了環(huán)戊二烯與丙烯酸甲酯的Diels-Alder反應(yīng), 實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn), 離子液體的種類和組成對(duì)內(nèi)外旋產(chǎn)物的比例影響較大。與非極性分子溶劑相比, 離子液體體系的反應(yīng)速率更快, 內(nèi)旋產(chǎn)物的選擇性更高, 產(chǎn)物中有機(jī)相易分離提取, 離子液體可再生。v4)不對(duì)稱烯基化反應(yīng)（Heck)反應(yīng) Heck反應(yīng)在C一C鍵有機(jī)合成中占有重

38、要的地位, 常用來官能化芳香環(huán)。在Heck反應(yīng)中, 均相Pd催化劑常從溶液中沉淀出, 活性Pd催化劑的循環(huán)使用也很困難, 以Pd/C為催化劑, 在離子液體bmimPF6中芳基鹵與烯烴進(jìn)行反應(yīng), 優(yōu)點(diǎn)是催化劑很好地分散在離子液體中構(gòu)成穩(wěn)定的催化體系, 反應(yīng)完成后, 用正己烷萃取出產(chǎn)物, 催化劑可循環(huán)使用, 催化活性并不降低,另外一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是反應(yīng)在無膦配體條件下進(jìn)行, 因?yàn)樗ǔＪ前嘿F的, 毒性大, 而且會(huì)污染產(chǎn)物。簡(jiǎn)單易行的操作也是該反應(yīng)最具優(yōu)越之處。v5)酯化反應(yīng) Fraga-Dubreuil等分別在離子液體和濃硫酸的催化下進(jìn)行醇與酸的醋化反應(yīng), 在相同的反應(yīng)條件下, 離子液體的催化性能比濃硫酸

39、好, 具有較高的選擇性, 反應(yīng)速度快。反應(yīng)物在離子液體中的轉(zhuǎn)化率與離子液體的選擇有關(guān), 離子液體的陽(yáng)離子側(cè)鏈對(duì)催化性能有影響。產(chǎn)物與離子液體的不可混性推動(dòng)反應(yīng)平衡向生成產(chǎn)物方向移動(dòng),有利于產(chǎn)物分離、產(chǎn)率及純度的提高。并且使用過的離子液體經(jīng)處理可再次使用。 Brinchi等研究了在離子液體中進(jìn)行的羧酸鈉鹽與烷基鹵化物的酯化反應(yīng),其產(chǎn)率高達(dá)95%，并且通過改變離子結(jié)構(gòu)，調(diào)節(jié)離子疏水性，可定量提高反應(yīng)率。v6)離子液體中的生物催化反應(yīng) 生物催化的有機(jī)反應(yīng)具有反應(yīng)條件溫和、無 環(huán)境污染、速度快、選擇性高等優(yōu)點(diǎn)。盡管非水相生物催化反應(yīng)后處理方便,但傳統(tǒng)的有機(jī)溶劑通常限制了酶的活性和選擇性。多年來,人們一

40、直試圖解決酶的固定化和在有機(jī)溶劑中失活的問題。最近發(fā)現(xiàn),用離子液體代替?zhèn)鹘y(tǒng)的有機(jī)溶劑作為生物催化反應(yīng)的介質(zhì),就是一個(gè)很好的解決辦法。 大量的研究發(fā)現(xiàn)離子液體中酶的活性受酶和離子液體種類及催化反應(yīng)類型等多種因素的影響,只有相互匹配才能獲得理想的效果.使酶具有較高的穩(wěn)定性，活性，選擇性。v 3.離子液體在萃取分離中的應(yīng)用v 離子液體與傳統(tǒng)的分子型有機(jī)萃取溶劑相比具有獨(dú)特的理化性能,它對(duì)有機(jī)物和無機(jī)物具有很好的溶解性能, 通常能夠與水或有機(jī)溶劑形成兩相,并利用溶質(zhì)在兩相中的不同分配系數(shù)來達(dá)到萃取分離的目的.利用離子液體的不揮發(fā)性,可通過蒸餾回收的方法使之循環(huán)使用,因此，在一定條件下, 通過選擇合適的

41、離子液體, 就可獲取較好的萃取分離效果，它主要應(yīng)用在有機(jī)物如生物制品、芳烴的分離及油品的脫硫脫氮等過程中,也可用于無機(jī)金屬離子的萃取過程中。v1)生物制品的分離 有機(jī)溶劑在生化下游處理過程中也廣泛使用,如抗生素的液液萃取、生物相轉(zhuǎn)移反應(yīng)等,但這些過程不可避免地存在有機(jī)溶劑對(duì)產(chǎn)品的毒性問題。Cull 等首先研究了用BMIMPF6 萃取紅霉素,結(jié)果表明,當(dāng)pH 為59 時(shí)BMIMPF6 對(duì)紅霉素的萃取分配系數(shù)可達(dá)到2025 ,與乙酸丁酯的結(jié)果差不多。但當(dāng)pH 1011 時(shí),由于紅霉素未被質(zhì)子化,離子液體對(duì)紅霉素的分配系數(shù)急劇下降,而更易溶于乙酸丁酯中。這一pH 擺動(dòng)效應(yīng)可用來實(shí)現(xiàn)紅霉素的反萃。Sm

42、irnova 等 以BMIMPF6 為溶劑,以冠醚為萃取劑在酸性條件下對(duì)4 種氨基酸Trp 、Gly、Ala 、Leu 的萃取進(jìn)行了實(shí)驗(yàn),并考察了各種因素對(duì)萃取效果的影響,結(jié)果表明,該溶劑體系可用于藥物和發(fā)酵液中氨基酸的提取。v2)芳香族化合物的分離 隨著石油化工的發(fā)展,烷烴中芳烴的分離得到了迅速的發(fā)展,尤其是苯的分離成為一項(xiàng)最重要且最難的課題。目前已經(jīng)有用支撐液膜分離己烷或環(huán)己烷中苯的研究,載體一般是硝酸銀和三乙基乙二醇。Matsumoto 等則用離子液體作支撐液膜,成功分離了苯、甲苯、對(duì)二甲苯,雖然這些溶質(zhì)的滲透速度低,但選擇性大大提高。其中BMIMPF6 支撐液膜對(duì)苯的選擇性最大。 李閑

43、等測(cè)定了苯酚、苯基酚、苯二酚等幾種不同取代基的酚類物質(zhì)在疏水性離子液體BMIM PF6 和1-癸基-3-甲基咪唑六氟磷酸鹽( DMIMPF6) 與水兩相中的分配系數(shù)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,分配系數(shù)可達(dá)到20 ,離子液體對(duì)不同取代基的酚類萃取能力有很大差異,咪唑基團(tuán)上取代烷基鏈的長(zhǎng)度對(duì)不同酚類物質(zhì)的分配系數(shù)有很大影響,因此可以通過調(diào)節(jié)離子液體結(jié)構(gòu)使其適用于不同成分的含酚廢水。v3)油品的脫硫脫氮 油品的脫硫脫氮是清潔燃料生產(chǎn)過程中關(guān)鍵的一步,Bsmann 等用離子液體進(jìn)行了柴油脫硫的研究,結(jié)果表明很多種離子液體均能溶解含硫化合物,張進(jìn)等在合成離子液體BMIMPF6 的基礎(chǔ)上,考察了其對(duì)不同組成的含硫體系

44、燃油的萃取脫硫時(shí)間、溫度等因素對(duì)萃取率的影響,并通過NRTL 模型對(duì)體系平衡進(jìn)行了模擬。結(jié)果表明BMIMPF6 萃取脫硫平衡速度很快,只需幾分鐘,在操作溫度為3040 、溶劑比為1 時(shí)萃取苯并 噻吩、二苯并噻吩的分配系數(shù)在0，5 以上。v4)離子液體從水溶液中萃取金屬離子 用離子液體萃取水溶液中的金屬離子與萃取有機(jī)物有基本相同的優(yōu)點(diǎn)和問題, 不同的是, 如不采取任何措施而直接用普通的離子液體萃取水中的金屬離子, 則金屬離子的分配系數(shù)D( 在離子液體中的濃度P在水相中的濃度) 小于1。為提高D 值, 通常采用功能化離子液體或者在離子液體中添加特定的萃取劑。 如Robin D. Rogers 等在

45、研究中使用了 Rmim PF6 作為離子液體和水形成兩相, 結(jié)果表明絕大多數(shù)的金屬離子萃取分配系數(shù)僅僅為0. 05。如果在溶液中加入10 - 4mol 的PAN (12(22pyridylazo)222napthol) 或TAN (12(22thiazolyl )222napthol ) , 則當(dāng)pH值在12 以上時(shí), 使用PAN 萃取Fe3 + 、Co2 + 、Cd2 +和Ni2 + 及使用TAN 萃取Fe3 + 、Co2 + , 分配系數(shù)均可以達(dá)到1 以上。從Sheng Dai 等的初步研究結(jié)果中可以看出, 當(dāng)使用冠醚在離子液體中萃取金屬離子Sr2 + 時(shí), 可以達(dá)到100 以上這樣前所未

46、有的高分配系數(shù)。 在使用離子液體萃取完成以后, 存在產(chǎn)品和離子液體的分離和離子液體的回收問題, 雖然有些情況下可以利用pH 值擺動(dòng)效應(yīng), 但是對(duì)于許多情況并不適用。而如果采用水進(jìn)行萃取回收則應(yīng)用范圍僅限于親水性物質(zhì), 而采用精餾方法則對(duì)于不易揮發(fā)和熱不穩(wěn)定的物質(zhì)不適用, 若采用有機(jī)溶劑的液液萃取過程則存在交叉污染問題Lynnette A.Blanchard等應(yīng)用CO2 萃取離子液體中的萘從而實(shí)現(xiàn)對(duì)離子液體的回收進(jìn)行了研究, 結(jié)果表明CO2在離子液體Bmim PF6 中的溶解隨壓力變化很大。在8 MPa 下, CO2 在離子液體中可以達(dá)到0. 6的摩爾分?jǐn)?shù), 而在對(duì)液體卸壓時(shí)幾乎不溶解; 當(dāng)在1

47、3. 8MPa 、40 條件下用55g CO2 作為萃取相和離子液體平衡時(shí), 未在萃取相中發(fā)現(xiàn) Bmim PF6 , 這說明離子液體不會(huì)污染CO2 相。實(shí)驗(yàn)中利用CO2 萃取離子液體中的萘獲得了94 %96 %的回收率, 不但實(shí)現(xiàn)了純物質(zhì)產(chǎn)品和離子液體的回收, 而且由于離子液體沒有對(duì)CO2 相造成任何的污染, 真正實(shí)現(xiàn)了綠色工藝。所以在利用常規(guī)分離方法不能或很難再分離目標(biāo)物的情況下, 利用超臨界CO2 萃取分離離子液體中的目標(biāo)物而實(shí)現(xiàn)離子液體的循環(huán)使用是一種理想的分離方式。v4.離子液體的其他應(yīng)用v潤(rùn)滑劑 離子液體具有優(yōu)良的低溫流動(dòng)性、低蒸氣壓、高熱穩(wěn)定性以及不可燃等理想潤(rùn)滑劑必不可少的特性,

48、因此離子液體很有希望作為新型高性能的液態(tài)潤(rùn)滑劑應(yīng)用于許多領(lǐng)域。研究發(fā)現(xiàn)一些離子液體摩擦系數(shù)極低,可作為通用型潤(rùn)滑劑使用。 為什么離子液體有如此優(yōu)異的摩擦學(xué)特性？因?yàn)殡x子液體本身帶有負(fù)電荷,在摩擦過程中很容易與摩擦副的正電荷點(diǎn)結(jié)合,形成穩(wěn)定的過渡態(tài),而且這種過渡態(tài)的構(gòu)型非常有序,能形成有一定厚度的不易被切斷的邊界潤(rùn)滑膜;從極性來說,離子液體具有兩重性,遇極性物質(zhì)表現(xiàn)極性,遇非極性物質(zhì)表現(xiàn)非極性,因此可與各種表面作用形成保護(hù)膜,從而可承載高負(fù)荷,降低摩擦系數(shù)和磨損率。v 加拿大女王大學(xué)的菲利普 耶紹普博士發(fā)明了一種新型溶劑，這種 “可轉(zhuǎn)換親水溶劑”可以在人為操控下顯現(xiàn)溶于水和不溶于水兩種狀態(tài)，其中

49、的關(guān)鍵取決于水中的二氧化碳含量。v “可轉(zhuǎn)換溶劑”公司采用耶紹普發(fā)明的新溶劑，將泡沫塑料在 v新溶劑里進(jìn)行溶解，然后采用一種低耗熱的過濾工藝去除泡沫上 v各種污漬。之后，將蘇打水加入到溶解的泡沫塑料中。接下來特 v殊溶劑與水中的二氧化碳發(fā)生反應(yīng)，從與泡沫塑料混合過度到與 v水混合。分離出的泡沫塑料又可以加工成純聚苯乙烯粉末實(shí)現(xiàn)再 v次利用。 v整個(gè)處理過程都是在室溫下進(jìn)行，而且溶劑和水的化合物在之后還可以通過去除水中的二氧化碳而得以分離。這種工藝與其他工藝相比，能耗大大降低。采用這種工藝，北美 15o萬(wàn)噸的聚苯乙烯塑料可以得到處理，而不再進(jìn)入垃圾填埋場(chǎng)。 水作為溶劑方面的應(yīng)用前景v 膠粘劑既能

50、粘接各種金屬又能粘接非金屬,是一類重要的精細(xì)化工產(chǎn)品,其社會(huì)、經(jīng)濟(jì)效益非常大,然而膠粘劑中使用最多的有機(jī)溶劑在其固化過程中的揮發(fā)會(huì)對(duì)人體及環(huán)境造成巨大的危害。v 據(jù)報(bào)道由于膠粘劑中甲苯的揮發(fā),使深圳市一制鞋廠粘接工藝中的10位女工先后患上了白血病。v 通過對(duì)環(huán)氧樹脂進(jìn)行酯化、醚化和接枝等化學(xué)方法制得的水性環(huán)氧樹脂膠粘劑具有硬度高、附著v力好、耐水性佳和耐腐蝕性優(yōu)良等特點(diǎn),是一種真正的水性、環(huán)保型綠色產(chǎn)品。 v 以水作為溶劑的膠粘劑性能也很優(yōu)良,其最大優(yōu)點(diǎn)是在固化過程中溶劑的揮發(fā)對(duì)環(huán)境不會(huì)造成污染,因此已廣泛用于各行各業(yè)中,其中汽車、電子和建筑等行業(yè)對(duì)聚氨酯膠、熱熔膠和有機(jī)硅膠這些高品質(zhì)、環(huán)境友好型膠粘劑的需求量增加,與此同時(shí)水溶劑也得到廣泛地應(yīng)用。 超臨界流體v 溶劑性涂料一般是由成膜物質(zhì)和用于溶解成膜材料的有機(jī)溶劑組成。由于涂料中使用的揮發(fā)性有機(jī)溶劑,不僅危害施工人員的健康,而且會(huì)污染大氣和水源,嚴(yán)重威脅人類