咪唑離子液體萃取不飽和脂肪酸甲酯的研究

發(fā)布時間：2020-07-13 03:03

【摘要】：咪唑型離子液體因為其良好的化學穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性,已經(jīng)作為一種有前景的萃取劑被應用在分離領域。離子液體支撐液膜技術結合了離子液體優(yōu)異的溶劑性能和膜分離效率高的優(yōu)點,實現(xiàn)高效連續(xù)地萃取。本論文研究的著眼點在于利用離子液體與不飽和脂肪酸甲酯之間的特異性作用,以及離子液體優(yōu)良的溶劑性能從脂肪酸甲酯混合物中分離不飽和脂肪酸甲酯。主要的研究內(nèi)容如下:(1)論文通過FI-IR紅外光譜研究脂肪酸甲酯和咪唑型離子液體之間的作用情況,結果顯示脂肪酸甲酯的電子供體部分C=O和C=C可以與離子液體咪唑環(huán)上的H原子形成氫鍵。利用脂肪酸甲酯C=C個數(shù)的差異可以選擇性分離不飽和脂肪酸甲酯。(2)論文將咪唑型離子液體用于亞麻酸甲酯的萃取分離,采用液液萃取,研究了共溶劑種類、離子液體陰陽離子結構對分離的影響。與純?nèi)軇┫啾?有機溶劑-離子液體復合萃取劑能夠提高分離不飽和脂肪酸甲酯的選擇性。在低氫鍵酸堿性的非質(zhì)子溶劑中,離子液體和脂肪酸甲酯之間的相互作用增強,分離選擇性增加。離子液體咪唑陽離子環(huán)上烷基取代基碳鏈增長,有利于脂肪酸甲酯在萃取相中的溶解,脂肪酸甲酯在離子液體相的分配系數(shù)增加;隨著離子液體陰離子氫鍵堿性的減小,不飽和脂肪酸甲酯的萃取選擇性逐漸增加。以離子液體[EMIM][TF_2N]為萃取劑,乙腈為共溶劑時,分離選擇性較高,亞麻酸甲酯對亞油酸甲酯和油酸甲酯的選擇性分別為S_(C18-3/C18-2)=1.818,S_(C18-3/C18-1)=3.978,S_(C18-3/C18-0)=4.048。(3)論文將離子液體與過渡金屬離子復合應用于不飽和脂肪酸甲酯的萃取,研究了過渡金屬鹽在離子液體中的溶解度,過渡金屬離子種類、用量、反萃取劑對分離的影響。[C_4MIM][Cl]可以提高CuCl在乙腈中的溶解度。與單純使用離子液體或CuCl相比,CuCl/[C_4MIM][Cl]的復合有更好的分離性能。對于乙腈-[C_4MIM][Cl]-CuCl,當CuCl/[C_4MIM][Cl]的摩爾比小于1時,增加Cu~+濃度可提高分離選擇性。Cu~+濃度為0.1mol·L~(-1)時,亞麻酸甲酯對亞油酸甲酯、油酸甲酯、硬脂酸甲酯的選擇性分別為1.77,3.16,和33.56。AgBF_4能很好地溶解在陰離子為[BF_4~-]的咪唑離子液體中。Ag~+濃度越大,萃取不飽和脂肪酸甲酯的選擇性就越大,當Ag~+濃度為0.3g·mL~(-1),亞麻酸甲酯對硬脂酸甲酯的選擇性為144。1-己烯與Ag~+有較弱的絡合作用,以1-己烯為反萃取溶劑,有助于亞麻酸甲酯-Ag~+復合物的解離,從而促進亞麻酸甲酯在反萃取相中的富集。(4)將離子液體、AgBF_4與多孔固體載體材料相結合,制備了離子液體膜,應用于脂肪酸甲酯分離,研究了液膜內(nèi)Ag~+濃度、液膜預處理方法和原料濃度對液膜萃取分離亞麻酸甲酯的影響。液膜內(nèi)Ag~+濃度的增加有利于產(chǎn)品中亞麻酸甲酯純度的提高。液膜經(jīng)1-己烯處理后提高了產(chǎn)品中亞麻酸甲酯的純度。原料濃度增加,亞麻酸甲酯的滲透速率增加,產(chǎn)品純度下降。以[C_8Mim][BF_4]為膜溶劑、AgBF_4濃度為2g·mL~(-1)、孔徑0.45um的尼龍膜為基膜制備離子液體支撐液膜,經(jīng)1-己烯預處理,用含10%1-己烯的石油醚溶液作剝離劑,液膜萃取分離濃度為50mg·mL~(-1)的混合脂肪酸甲酯溶液,可將產(chǎn)品中亞麻酸甲酯的純度從原料的38.4%提高到83.4%,亞麻酸甲酯的滲透通量為0.3010mg·(cm~2·h)~(-1)。根據(jù)傳質(zhì)模型,計算了各脂肪酸甲酯在液膜分離中的滲透系數(shù),孔徑0.45um,流速為79.2ml·min~(-1)時,C18-3的滲透系數(shù)為4.31×10~(-9)m·s~(-1),C18-2的滲透系數(shù)為2.41×10~(-9)m·s~(-1),C18-1的滲透系數(shù)為2.73×10~(-9)m·s~(-1)。
【學位授予單位】：浙江工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：O658.2;TQ225.24
【圖文】：

離子液體,陰陽離子

圖 1-1 常見離子液體陰陽離子結構[30] Fig. 1 1 Common types of cations and anions of ionic liquids .2 離子液體在分離中的應用由于一些離子液體與水不混溶（可形成雙相體系），而有機物質(zhì)在這些中具有高溶解度，因此離子液體適合作為從混合物中提取有機化合物的作為一種新型溶劑，離子液體已經(jīng)應用于常規(guī)分離方法，包括液液LE），微波輔助溶劑萃�。∕AE），超聲輔助萃�。║AE），高效液HPLC），固相微萃取（SPME），液相微萃取（LPME）等[32]。利用離離提取有機化合物具有廣闊的前景。與常規(guī)有機溶劑相比較，可以減輕，提高有機物的選擇性和提取率。室溫離子液體在擇性萃取目標化合物的方面的潛力被逐漸認可。例如 1基咪唑型離子液體已經(jīng)被用于從水中分離乙醇或丁-1-醇[33]。使用陰離3-三氟甲基磺�；啺返� 1-己基-3-甲基咪唑離子液體能輕易地完成

模型圖,離子液體,紅外譜圖,亞麻酸

圖 2-1 (a) 亞麻酸甲酯的紅外譜圖；(b)離子液體[EMIM][SCN]紅外譜圖；(b) 離子液體咪唑環(huán)上 C-H 的伸縮振動峰；(d) 酯基 C=O 的特征吸收峰 Fig. 2-1 FT-IR of (a) C18-3 (b) [EMIM][SCN] (c) C-H vibration on imidazolium ring (d) C=O 使用 Gussian View 中的 SMD 溶劑模型，以 DFT / B3LYP / 6-311G（d，p）的基組計算獲得 MEP。圖 2-2 展示了亞麻酸甲酯分子和亞油酸甲酯分子的分子靜電勢圖（MEP）。在該圖中，紅色區(qū)域的靜電電位為負，藍色區(qū)域為正，顏色越深，靜電電位的絕對值越大。從圖 2-2 可以看出，在羰基附近和亞麻酸甲酯分子中的 C=C 鍵處均存在比較大的負靜電勢，這意味著這些位置可以與親電子試劑（如路易斯酸）相互作用。當咪唑環(huán)帶正電時，環(huán)上的 H 原子具有一定程度的氫鍵酸性，很容易與電子供體體相互作用并形成氫鍵[83]。基于之前的 IR 光譜的結果分析得知，向低波數(shù)段的吸收峰的移動說明系統(tǒng)的能量降低了，體系中形成了相互作用，使得體系的能量降低。又根據(jù) MEP 的結果，可以認為 C=O 和 C=C可以與咪唑環(huán)上的 H 原子形成氫鍵。電子供體（羰基或 C = C）與離子液體陽離子之間的氫鍵可能是其和脂肪酸甲酯之間的相互作用之一。而且可以通過 MEP

分子靜電勢,甲酯,亞油酸甲酯,亞麻酸