电渗析制备与纯化离子液体的初步研究

摘要

离子液体被称为绿色溶剂，具有许多水和一般有机溶剂无法比拟的优良性质，在催化反应，萃取分离，汽油脱硫，光化学，电化学等很多领域有着广泛的应用。因此，制备和纯化离子液体有着重要的现实意义。传统的离子液体合成方法有一步法和两步法，但是这两种方法都存在缺陷，其中杂质离子的去除是关键问题，影响了离子液体的大规模生产和工业化进程。 电渗析技术具有能耗低、设备简便、操作方便等优点，是一项非常成熟的膜分离技术。本论文提出利用电渗析技术制备和纯化离子液体的新方法。利用离子交换膜对阴阳离子的选择透过性，在直流电场的作用下，溶液中离子的迁移速率的不同，实现制备纯化离子液体的目的。 在实现利用电渗析纯化和制备离子液体过程中，最关键的是离子的竞争迁移问题。本论文以离子液体[BMIM][CH<,3>COO]中[BMIM]<'+>和[CH<,3>COO]<'->作为目标离子，Na<'+>和Cl<'->为杂质离子进行研究。分别考察了离子交换膜的类型、操作电压、初始溶液浓度、离子大小、杂质离子的存在数量对离子迁移速率的影响和规律。结果表明，100mmol·L<'-1>初始溶液浓度在4V操作电压下使用均相离子交换膜反应3小时，目标离子与杂质离子的分离效果最好；阳离子[BMIM]<'+>的迁移速率比相同实验条件下阳离子Na<'+>的迁移速率小；阴离子CH<,3>COO<'->的迁移速率比相同实验条件下阴离子Cl<'->的迁移速率小。随着离子所带烷基链长的增加，离子迁移速率会减小； 杂质离子的存在也会降低目标离子的迁移速率，而且杂质离子的数量越多影响就越大。其次，本论文还探索了离子交换膜的改性。结果表明，改性后的阳离子膜对阳离子的迁移速率几乎没有产生影响，研究主要围绕对阴离子交换膜的改性和修饰进行。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章文献综述

1.1课题研究的目的和意义

1.2离子液体

1.2.1离子液体的性质

1.2.2离子液体的组成

1.2.3离子液体的制备

1.2.4离子液体的应用

1.3电渗析

1.3.1电渗析原理与过程

1.3.2电渗析的优点

1.3.3电渗析分类及设备

1.3.4电渗析的应用

1.4离子交换膜

1.4.1离子交换膜的基本功能

1.4.2离子交换膜的作用机理

1.4.3离子交换膜的分类和制备

1.4.4离子交换膜的应用

1.4.5离子交换膜的改性研究

1.5本课题的设想和提出

1.6本课题的研究内容

第二章利用三槽电解槽进行离子液体制备与纯化的研究

2.1电渗析制备与纯化离子液体的基本原理

2.2原料和仪器

2.3咪唑类离子液体的制备

2.3.1氯代1-丁基-3-甲基咪唑的合成

2.3.2溴代1-戊基-3-甲基咪唑的合成

2.3.3溴代1-己基-3-甲基咪唑的合成

2.4离子浓度的测定

2.4.1咪唑离子浓度的测定

2.4.2钠离子浓度的测定

2.4.3醋酸根离子浓度的测定

2.4.4氯离子浓度的测定

2.5利用电解槽设备对离子迁移行为的研究

2.5.1电解槽设备

2.5.2离子迁移行为的研究

2.6小结

第三章利用电渗析进行离子液体制备与纯化的研究

3.1引言

3.2实验设备简介

3.3实验分析方法

3.4离子迁移速率的研究

3.4.1离子交换膜的筛选

3.4.2操作电压对离子迁移速率的影响

3.4.3初始溶液浓度对离子迁移速率的影响

3.5其它因素的影响

3.5.1离子大小和结构的影响

3.5.2杂质离子存在的影响

3.6小结

第四章离子交换膜的表面改性

4.1离子交换膜的改性机理

4.2离子交换膜的改性过程

4.3离子交换膜的结构分析

4.4离子交换膜的改性对迁移速率的影响

4.5小结

第五章结论与展望

5.1结论

5.2展望

本论文创新点

参考文献

致谢

攻读硕士论文期间发表的学术论文及其它成果

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