离子液体在绿色分离和废水处理中的应用

摘要

化学工业是当今世界严重污染的主要来源，其中污染的很大部分来自大量易挥发有机溶剂的使用。过去，化学工业的重心放在产物的收率和质量上，大量的有机溶剂被用作化学反应、萃取和制备的液体介质，严重影响了人类的健康和安全，污染了环境。为实现人类解决挥发性有机溶剂对环境的污染、实现经济和社会可持续发展的目标，寻找无公害、对环境友好的绿色溶剂，来代替挥发性有机溶剂的工作势在必行。近年来出现的离子液体被认为是比较理想的绿色溶剂，有可能代替传统化学工业中常用的挥发性有机溶剂。 本文系统研究了[C<,n>mim][PF<,6>]离子液体对糠醛类化合物的绿色分离技术和离子液体双水相对氨基酸废水和食品工业废水中高浓度氨基酸和蛋白质的回收利用。主要研究内容包括： 1．利用离子液体对工业生产得到的多组分、低浓度糠醛料液进行选择性浓缩萃取分离。研究结果表明：糠醛在两相中分配系数受pH值影响不大；离子液体与糠醛之间除了疏水作用外，还存在空间位阻效应；离子液体萃取糠醛的过程是一个自发的放热过程，温度降低有利于糠醛从水相向离子液体相转移；盐析效应使糠醛分配系数明显升高；离子液体能够在糠醛和醋酸之间实现选择性分离。糠醛在离子液体中的分配系数明显高于挥发性有机溶剂，是挥发性有机溶剂的理想替代品。 2．研究了离子液体双水相对氨基酸废水中氨基酸(色氨酸、亮氨酸、氨基丙酸)的回收利用。分析了水相的pH值、氨基酸的结构和疏水性、离子液体的结构、离子液体量、加盐量等因素对萃取的影响。结果表明：氨基酸在离子液体双水相中的分配系数与氨基酸的疏水性密切相关，氨基酸中疏水性官能团的增加有利于氨基酸在离子液体双水相中的分配。 3．考察了离子液体双水相对食品工业废水中蛋白质(牛血清、牛血红、H<,2>O<,2>酶)的回收利用。结果表明：蛋白质在离子液体双水相中萃取率变化幅度不是很大，但萃取率都比较高，一般都在80％-100％之间。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章离子液体及其在环境中的应用

1.1引言

1.2离子液体的种类及其合成方法

1.2.1复分解法

1.2.2中和法

1.3离子液体的物理化学性质

1.3.1熔点

1.3.2密度

1.3.3粘度

1.3.4离子液体的极性

1.3.5酸碱性

1.3.6热稳定性和不可燃性

1.3.7溶解性

1.3.8表面张力

1.3.9导电性和电化学窗口

1.4离子液体的应用

1.4.1在萃取分离中应用

1.4.2离子液体在其它方面的应用

1.5离子液体的循环利用

1.6本文的研究动机和主要内容

第二章离子液体对糠醛的绿色分离研究

2.1概述

2.1.1糠醛生产和纯化

2.1.2糠醛废水的主要特征和治理技术现状

2.2实验

2.2.1所用离子液体的合成及纯化

2.2.2实验方法

2.2.3分配系数的计算

2.3结果与讨论

2.3.1相体积比、萃取时间、浓度和pH值对萃取分配平衡的影响

2.3.2温度对萃取平衡的影响

2.3.3盐的影响

2.3.4离子液体的结构对萃取的影响

2.3.5模拟糠醛生产线原料液中糠醛的萃取分离

2.4与传统萃取方法的比较

2.5糠醛的回收和离子液体的循环利用

2.6结论

第三章离子液体双水相对氨基酸废水的萃取分离研究

3.1概述

3.2实验部分

3.2.1主要仪器

3.2.2试剂

3.2.3实验方法

3.3结果与讨论

3.3.1 IL加入量、盐加入量对萃取效率的影响

3.3.2水相pH值对萃取效率的影响

3.2.3氨基酸结构、离子液体结构对氨基酸萃取率的影响

3.4与传统萃取方法的比较

3.5氨基酸的回收与离子液体的循环利用

3.6结论

第四章离子液体双水相对食品工业废水中蛋白质的萃取分离研究

4.1概述

4.2实验部分

4.2.1主要仪器

4.2.2试剂

4.2.3实验方法

4.3结果与讨论

4.3.1不同加盐量、IL量对蛋白质萃取效果的影响

4.3.2不同温度对蛋白质萃取效果的影响

4.3.3不同pH值对蛋白质萃取效果的影响

4.3.4不同碳链对BSA萃取效率的影响

4.3.5 UV-Visible光谱和IR光谱研究蛋白质在离子液体中的结构

4.3.6蛋白质的回收与离子液体的循环利用

4.4结论

第五章研究结论与展望

参考文献

附图

致谢

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