[发明专利]一种利用离子对效应提升水溶性离子液体吸附性能的方法

说明书

本发明涉及一种利用离子对效应提升水溶性离子液体吸附性能的方法，属于水污染控制领域。该方法为：向含有水溶性离子液体的水体中加入双三氟甲磺酰亚胺离子(NTf₂^‑)或六氟磷酸根离子(PF₆^‑)或四氟硼酸根离子(BF₄^‑)等阴离子盐，所述阴离子能与离子液体的阳离子形成结合常数(K_IP)更大的“离子对”，使离子液体整体的疏水性得以提升，从而实现提高生物质炭或活性炭对该类离子液体吸附能力的目的。本发明不需要进行其他额外操作即可大大提高炭质吸附材料对亲水性离子液体的吸附量。

技术领域

本发明涉及水污染控制领域，尤其是涉及一种利用离子对效应提升水溶性离子液体吸附性能的方法。

背景技术

离子液体(Ionic liquids)是自然界中不存在的、完全由人工合成的离子型盐类化合物。它完全由有机阳离子和有机/无机阴离子构成，在室温下通常呈现液态。大多数的离子液体性质稳定、不易挥发、不易燃烧，是挥发性大的有机溶剂的绿色替代品，近年来在有机合成和绿色催化领域得到了广泛的应用。

水溶性的离子液体的结构特点为，离子液体的阳离子烷基含碳数通常小于等于4，离子液体的阴离子通常不易与离子液体阳离子缔合为离子对。常见的这类阴离子通常包括氯离子(Cl^-)、乙酸根离子(CH₃COO^-)、三氟乙酸根离子(CF₃COO^-)、甲基硫酸根离子(CH₃SO₃^-)、三氟甲基硫酸根离子(CF₃SO₃^-)等。

水溶性的离子液体容易随废水排放进入环境，并对水生生物具有急性或慢性毒性效应。生物质炭或活性炭吸附法是去除水体中离子液体廉价有效的方法。然而，含炭物质对水溶性离子液体的吸附容量有限。因此，有必要采取适当的技术手段提升生物质炭或活性炭对水溶性离子液体的吸附能力。

中国专利CN105399179A公开了利用磷酸盐促进活性炭吸附去除水体中离子液体的方法，它是利用磷酸盐的盐析效应来实现吸附促进的。具体而言，磷酸盐能够通过静电作用强烈水合自由溶剂的水分子，从而有效降低水分子与离子液体的水合作用，进而降低水体中离子液体的溶解度。以上专利并未涉及离子对效应。

发明内容

本发明的目的就是为了改善活性炭对水溶性离子液体的吸附能力较低，而提供一种利用离子对效应提升水溶性离子液体吸附性能的方法。

本发明通过外加双三氟甲磺酰亚胺离子(NTf₂^-)、六氟磷酸根离子(PF₆^-)、四氟硼酸根离子(BF₄^-)等阴离子盐，与离子液体的阳离子形成结合常数(K_IP)更大的“离子对”，使离子液体的整体疏水性提升，来提高生物质炭或活性炭对该类离子液体的吸附能力。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种利用离子对效应提升水溶性离子液体吸附性能的方法，向待处理的含水溶性离子液体的水溶液中外加阴离子盐，使得所述水溶液中水溶性离子液体的阳离子与所述阴离子盐的阴离子生成“离子对”，使用生物质炭或活性炭吸附水溶液中的离子液体。

在本发明的一个具体实施例中，所述水溶性离子液体包括烷基含碳数小于等于4的烷基咪唑氯盐、烷基咪唑乙酸盐、烷基咪唑三氟乙酸盐、烷基咪唑甲基硫酸盐、烷基咪唑三氟甲基硫酸盐；烷基碳链数小于等于4的烷基吡啶氯盐、烷基吡啶乙酸盐、烷基吡啶三氟乙酸盐、烷基吡啶甲基硫酸盐、烷基吡啶三氟甲基硫酸盐。

在本发明的一个具体实施例中，所述阴离子盐为阴离子钠盐或阴离子钾盐或阴离子锂盐。