去除水中离子液体的方法研究

摘要

近年来,离子液体已经逐渐代替传统的有机溶剂被使用于各种化工研究过程。由于离子液体具有蒸汽压低、热稳定性好等特点,被认为是“绿色溶剂”,但这并不意味着离子液体对环境没有任何危害。目前,离子液体对环境的影响方面的研究已有不少,但主要集中在离子液体对不同生物体系毒性的研究,对如何去除水中的离子液体方面的研究还比较少。本文以常见的几种离子液体为对象,研究了四种高级氧化技术对其降解效果；另外,还研究了几种吸附剂对离子液体的吸附行为。主要研究内容包括以下两部分:
　　 (1)选取了1-丁基-3-甲基咪唑氯盐([Bmim]Cl)、1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐([Bmim]PF6)、1,3-二甲基咪唑磷酸二甲酯([Mmim]DMP)三种离子液体,研究了几种高级氧化技术,即Fenton试剂法、Fe／C原电池氧化法和湿式催化氧化法,以及Hoffman化学分解法对离子液体的降解能力,并讨论了各种方法的降解特点和效果。结果表明,Fenton试剂法只能够改变咪唑环阳离子的侧链结构(侧链氧化),而不能完全破坏阳离子结构；[Bmim]Cl和[Bmim]PF6两种离子液体与NaOH溶液混合后在180℃共热24h,[Bmim]阳离子也未发生霍夫曼消除反应转化为易挥发性的有机物,因此,要想使用气相催化燃烧法降解离子液体还需要探索更好的使离子液体气化的方法；负载铁活性炭(Fe／C／水泥复合材料)对离子液体的处理过程中,活性炭的吸附作用占了主导地位,而Fe／C原电池的氧化作用几乎没有体现出来；湿式催化氧化法能够完全破坏[Bmim]Cl的结构,降解效果很好,但是,在高温条件下1-丁基-3-甲基咪唑氯盐能够释放出腐蚀性的氯化氢,对设备腐蚀严重。但该方法对离子液体[C1MIm][Me2PO4]的氧化降解效果较差。
　　 (2)研究了蒙脱土、活性白土、人造沸石、活性炭、水滑石五种吸附剂对六种离子液体,即[Bmim]Cl、[Bmim]BF4、[Bmim]PF6、[Bmim]DBP、1-己基-3-甲基咪唑氯盐([Hmim]Cl)和1-辛基-3-甲基咪唑氯盐([Omim]Cl)的吸附效果。其中,温度对活性炭的吸附有明显的影响,对蒙脱土、活性白土和人造沸石无明显影响；五种吸附剂对去除水中的[Bmim]Cl效果:蒙脱土>活性白土>活性炭>人造沸石>水滑石,其中,蒙脱土和活性白土的去除效果相差不大,都远远好于活性炭和人造沸石,而水滑石几乎没有吸附作用；蒙脱土对[Bmim]Cl、[Bmim]BF4、[Bmim]PF6及[Bmim]DBP四种离子液体的吸附效果相差不大,说明吸附主要为阳离子交换吸附；蒙脱土对[Bmim]Cl、[Hmim]Cl、[Omim]Cl三种离子液体的平衡吸附量为[Bmim]Cl>[Hmim]Cl>[Omim]Cl,即随着离子液体的阳离子链长的增加,平衡吸附量逐渐减小,因为对于阳离子交换吸附过程,阳离子侧链越长,其离子半径越大,在比表面积和孔容一定的情况下,其达到饱和吸附时所能容纳的阳离子量就越低。

目录

文摘

英文文摘

CONTENTS

第一章 文献综述

1.1 引言

1.2 离子液体的分类与合成

1.2.1 分类

1.2.2 合成

1.3 离子液体的主要物化性质

1.3.1 熔点、热稳定性

1.3.2 蒸汽压

1.3.3 酸碱性

1.4 离子液体的生物毒性

1.5 含离子液体废水的处理方法研究

1.5.1 Fenton试剂氧化法

1.5.2 气相催化燃烧法

1.5.3 负载铁活性炭催化氧化法

1.5.4 湿式催化氧化法

1.5.5 吸附法

1.6 论文选题的目的和意义

1.7 课题的主要研究内容

第二章 离子液体的氧化降解性研究

2.1 前言

2.2 :Fenton试剂法对1-丁基-3-甲基咪唑氯的降解

2.2.1 实验仪器及材料

2.2.2 实验方法与步骤

2.2.3 实验结果分析及结论

2.3 离子液体转化为可挥发性物质的研究

2.3.1 实验仪器及材料

2.3.2 实验方法与步骤

2.3.3 实验结果

2.4 负载铁活性炭催化氧化1-丁基-3-甲基咪唑氯

2.4.1 实验仪器及材料

2.4.2 实验方法与步骤

2.4.3 Fe/C混合物实验结果

2.5 湿式催化氧化法降解离子液体[Bmim]Cl和[C1MIm][Me2PO4]

2.5.1 实验仪器及材料

2.5.2 实验方法与步骤

2.5.3 实验结果分析及结论

2.6 本章小结

第三章 吸附法去除水中离子液体的研究

3.1 前言

3.2 几种咪唑类离子液体的标准曲线

3.2.1 实验仪器及材料

3.2.2 实验方法与步骤

3.3 离子液体的吸附实验

3.3.1 实验仪器及材料

3.3.2 实验方法与步骤

3.3.3 实验结果与讨论

3.4 本章小结

第四章 结论与展望

4.1 结论

4.2 展望

本论文创新点

参考文献

致谢

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