[发明专利]一种天然低共熔离子液体及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及离子液体的制备技术领域，具体公开一种天然低共熔离子液体及其制备方法和应用。所述天然低共熔离子液体由乙醇酸和脯氨酸制备而成。本发明提供的天然低共熔离子液体可用于萃取土壤重金属铅离子，并具有极高的萃取率。且该离子液体还具有原料来源广泛、天然、价格低廉、制备方法简单、热稳定性高、较低的低共熔点和适用范围广的优势，具有极高的推广应用价值。

技术领域

本发明涉及离子液体的制备技术领域，尤其涉及一种天然低共熔离子液体及其制备方法和应用。

背景技术

土壤重金属污染主要来源于火山喷发、污水灌溉、农药化肥、固体废弃物以及大气沉降等。据《全国土壤污染状况调查公报》中的数据显示，我国Pb的点位超标率为1.5％。Pb通过大气、水体和食物链等多种不同的渠道进入人体和环境中从而造成大气水体污染以及人体危害。当前处理重金属污染的技术主要有物理修复、化学修复、生物修复和联合修复等。化学修复技术操作简便，对大面积低程度污染土壤的修复具有优越性，但大多无法从根本上消除污染。化学修复技术中的溶剂萃取技术是少数能彻底去除土壤中重金属的方法之一，但由于其存在许多应用局限性，目前还处于研究阶段。

随着绿色化学的理论和技术研究的进展，离子液体作为萃取剂在环境领域的研究引起了较多的关注。离子液体相比于传统的溶剂具有蒸气压低、不易挥发、性质稳定、液态范围宽、溶解性好和可循环利用等特点。近年来已有研究使用离子液体来修复土壤中的重金属，主要为以烷基类咪唑六氟磷酸盐形成的离子液体萃取金属离子，此种离子液体对重金属具有一定的萃取效率，但萃取率偏低。如“离子液体萃取法去除废水中铅和镉的研究”文献中，采用[OMIM][PF6]离子液体萃取Pb，萃取率仅为10.21％。还有一种以氯化胆碱为主体的碱基低共熔溶剂，即类离子液体，对二价铅的萃取率可达31％，若想提高该离子液体对重金属的萃取率还需要加入螯合剂。而且目前出现的用于萃取土壤中金属的离子液体的熔点较高，液态温度范围仍然较为有限。

发明内容

针对现有用于萃取土壤中重金属的离子液体存在的上述问题，本发明提供一种天然低共熔离子液体及其制备方法和应用，该离子液体具有原料来源广泛且天然、价格低廉、制备方法简单、热稳定性高、液态温度范围宽、对二价铅的萃取率高以及适用范围广的优势。

为达到上述发明目的，本发明实施例采用了如下的技术方案：

一种天然低共熔离子液体，由乙醇酸和脯氨酸制备而成。

相对于现有技术，本发明提供的乙醇酸/脯氨酸天然低共熔离子液体的原料来源广泛、均为天然物质、价格低廉。且本发明提供的天然低共熔离子液体具有极高的热稳定性和较宽的熔融温度范围，经热重分析测试结果，该离子液体的初始热分解温度可达到158℃，最低熔点可达到-17.2℃。同时，本发明提供的天然低共熔离子液体对土壤中的重金属二价铅粒子的萃取率可达到100％，具有极高的应用价值。此外，该天然低共熔离子液体的密度、粘度、电导率和表面张力等特性可以通过调节离子液体水溶液的浓度进行微调，大大扩展了离子液体的适用范围。

优选的，所述乙醇酸和脯氨酸的摩尔比为1～5:1。乙醇酸和脯氨酸的摩尔比为1～5:1时，制备得到的离子液体在室温下均为液态。

优选的，所述乙醇酸和脯氨酸的摩尔比为3:1。所述乙醇酸和脯氨酸的摩尔比为3:1时具有最低的共熔点，该低共熔离子液体具有更优的热稳定性和二价铅萃取效率。

本发明还提供所述天然低共熔离子液体的制备方法。该制备方法，至少包括以下步骤：按比例称取所述乙醇酸和所述脯氨酸，在N₂保护下进行超声振荡，直至形成透明均一的液体，所述液体即为所述天然低共熔离子液体。

相对于现有技术，本发明提供的所述天然低共熔离子液体的制备方法操作简单、无特殊设备要求、制备条件温和、无废弃物产生，可大规模推广生产。

优选的，所述超声震荡的功率为0.5kW。