强氢键碱性疏水复合萃取剂的构建与应用

发布时间：2017-10-04 00:20

  本文关键词：强氢键碱性疏水复合萃取剂的构建与应用

  更多相关文章： 水溶液 萃取 离子液体 抗坏血酸葡糖苷 酚类 氢键

【摘要】：水溶液中酸性化合物的萃取分离是水溶性化学品制备、环境治理等领域的重要过程,但长期受困于疏水萃取剂种类较少、氢键识别能力较弱、依赖酸-碱化学反应强化萃取等不足。本文利用离子液体结构和性质可设计、易形成两相体系的特点,构建了兼具良好疏水性与较强氢键识别能力的疏水性离子液体-分子溶剂新型复合萃取剂,以物理萃取方式实现了水溶性酸性化合物的高效分离。系统研究了Br-型疏水性离子液体-分子溶剂复合萃取剂对强亲水性的酸性化合物L-抗坏血酸(AA)和抗坏血酸葡糖苷(AA-2G)的选择性分离性能,通过调控分子溶剂/离子液体的种类和配比实现了AA和AA-2G的高效分离。以三己基十四烷基溴化擕([P66614]Br)-乙酸乙酯(xIL=10%)为萃取剂时,AA的分配系数高达1.362,是常规疏水性离子液体和乙酸乙酯的60～680倍,同时AA对AA-2G的选择性大于60。此外还具有萃取容量大、互溶度低、可循环利用等优点。通过5级逆流萃取,AA-2G的纯度可由50%提高到96.2%,且收率高于98%。利用量子化学计算、真实溶剂似导体屏蔽模型、溶剂化显示法、溶解度测定、萃取实验设计等多种方法系统研究了萃取机理。研究显示,Br-型疏水性离子液体-分子溶剂复合萃取剂对AA的高效萃取属于物理萃取过程,AA分子在与Br-的氢键作用的主导下以分子或离子对形式从水相转移至萃取相。AA与[P66614]Br的氢键作用强度显著大于AA与常规疏水溶剂乙酸乙酯、正丁醇及多种常规疏水离子液体的作用,因而具有更高的AA溶解度(比常规溶剂大1～3个数量级)和分配系数,AA和AA-2G在萃取剂和水中的溶解度差异则是获得高选择性的原因。复合萃取剂中的离子液体很可能对AA分子有显著的“优先溶解”行为。进一步将Br-型疏水性离子液体-分子溶剂复合萃取剂应用于脱除水中弱酸性的酚类污染物。与纯离子液体相比,[P66614]Br-乙酸乙酯复合萃取剂在显著降低萃取剂粘度的同时获得了很高的酚类分配系数,当[P66614]Br含量为20 mol%时,苯酚分配系数为345,是纯乙酸乙酯萃取时的5.3倍,是常规含氟疏水离子液体的9～60倍；比纯[P66614]Br萃取的分配系数仅下降25%,粘度却降低99%以上。
【关键词】：水溶液 萃取 离子液体 抗坏血酸葡糖苷 酚类 氢键
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ028.32
【目录】：

• 致谢5-6
• 摘要6-7
• Abstract7-13
• 第一章 引言与文献综述13-32
• 1.1 引言13
• 1.2 疏水性萃取剂的研究进展13-23
• 1.2.1 疏水性分子溶剂14-16
• 1.2.1.1 烷烃类14
• 1.2.1.2 卤代烷类14-15
• 1.2.1.3 醇类15
• 1.2.1.4 酯类15
• 1.2.1.5 其它疏水性有机萃取溶剂15-16
• 1.2.2 疏水性离子液体的研究进展16-23
• 1.2.2.1 疏水性离子液体在水中的溶解度18
• 1.2.2.2 水在疏水性离子液体中的溶解度18-19
• 1.2.2.3 疏水性离子液体的密度19-20
• 1.2.2.4 疏水性离子液体的粘度20-21
• 1.2.2.5 疏水性离子液体及常见溶剂的氢键碱性与极性21-23
• 1.3 离子液体-水两相体系在萃取中的应用23-27
• 1.3.1 水中金属离子的萃取23-25
• 1.3.1.1 碱金属与碱土金属的萃取分离23-24
• 1.3.1.2 过渡金属离子与重金属离子的萃取分离24
• 1.3.1.3 稀土金属离子的萃取分离24-25
• 1.3.2 生物活性物质的萃取分离25-26
• 1.3.3 水中有机污染物的脱除26-27
• 1.3.3.1 染料的脱除26-27
• 1.3.3.2 废水脱酚27
• 1.4 维生素C葡糖苷的生产工艺27-30
• 1.4.1 AA-2G的发酵工艺28-29
• 1.4.2 AA-2G的纯化方法29-30
• 1.5 本文研究思路30-32
• 第二章 离子液体-分子溶剂复合萃取剂选择性分离L-抗坏血酸和抗坏血酸葡糖苷32-53
• 2.1 前言32
• 2.2 实验部分32-36
• 2.2.1 实验试剂32-33
• 2.2.2 实验仪器33
• 2.2.3 实验方法33-36
• 2.2.3.1 单级萃取实验33-34
• 2.2.3.2 相平衡实验34
• 2.2.3.3 离子液体和乙酸乙酯的HPLC分析条件34
• 2.2.3.4 多级萃取实验34-35
• 2.2.3.5 AA和AA-2G的色谱分析条件35
• 2.2.3.6 离子液体的回收与重复利用35-36
• 2.3 结果与讨论36-52
• 2.3.1 疏水性有机溶剂-水两相体系用于AA和AA-2G的萃取分离36-37
• 2.3.2 无机盐对AA和AA-2G分配行为的影响37-38
• 2.3.3 常规疏水性离子液体萃取分离AA和AA-2G38-39
• 2.3.4 Br~-型离子液体-分子溶剂-水两相体系用于AA和AA-2G的萃取分离39-52
• 2.3.4.1 Br~-型疏水离子液体-分子溶剂复合萃取剂的构建及萃取性能39-42
• 2.3.4.2 离子液体浓度的影响42-46
• 2.3.4.3 原料液中AA和AA-2G浓度的影响46-47
• 2.3.4.4 多级逆流萃取47-50
• 2.3.4.5 离子液体的回收与重复利用50-52
• 2.4 本章小结52-53
• 第三章 离子液体-分子溶剂复合萃取剂分离L-抗坏血酸和抗坏血酸葡糖苷机理研究53-73
• 3.1 前言53-54
• 3.2 实验部分54-55
• 3.2.1 实验试剂54
• 3.2.2 实验仪器54
• 3.2.3 实验方法54-55
• 3.2.3.1 溶解度测定方法54-55
• 3.2.3.2 溶剂化显色法测定氢键碱性与偶极/可极化率55
• 3.2.3.3 萃取平衡实验方法55
• 3.3 计算方法55-59
• 3.3.1 Gaussian计算方法55-56
• 3.3.2 COSMO-RS计算方法56-59
• 3.3.2.1 COSMO-RS模型的理论基础56-59
• 3.3.2.2 COSMO-RS计算流程59
• 3.4 结果与讨论59-71
• 3.4.1 AA和AA-2G在萃取剂中的溶解度59-60
• 3.4.2 密度泛函计算60-61
• 3.4.3 COSMO-RS计算61-64
• 3.4.3.1 AA、AA-2G和离子液体的分子表面特性62-63
• 3.4.3.2 AA与离子液体的相互作用63-64
• 3.4.4 复合萃取剂的溶剂化显色参数64-68
• 3.4.4.1 偶极性/可极化性64-66
• 3.4.4.2 氢键碱性66-68
• 3.4.5 面向萃取机理分析的萃取平衡实验68-71
• 3.5 本章小结71-73
• 第四章 离子液体-分子溶剂复合萃取剂脱除水中酚类化合物73-86
• 4.1 前言73
• 4.2 实验部分73-75
• 4.2.1 实验试剂73-74
• 4.2.2 实验方法74
• 4.2.2.1 萃取实验74
• 4.2.2.2 色谱分析条件74
• 4.2.3 COSMO-RS计算方法74-75
• 4.3 结果与讨论75-84
• 4.3.1 Br~-型疏水性离子液体与常规疏水性离子液体的萃取脱酚性能比较75-76
• 4.3.2 [P_(66614)]Br-乙酸乙酯复合萃取剂萃取性能76-80
• 4.3.2.1 [P_(66614)]Br-乙酸乙酯复合萃取剂的粘度76-77
• 4.3.2.2 离子液体浓度的影响77-78
• 4.3.2.3 萃取时间的影响78-79
• 4.3.2.4 苯酚浓度的影响79-80
• 4.3.2.5 其他酚类化合物的萃取分离80
• 4.3.3 离子液体与酚类化合物的相互作用研究80-84
• 4.3.3.1 酚类化合物的分子结构特性81-82
• 4.3.3.2 酚类化合物与离子液体的相互作用82-84
• 4.4 本章小结84-86
• 第五章 结论86-88
• 参考文献88-95
• 作者简介及在校期间所取得的科研成果95

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 金洪波;鲁龙;毕生雷;尹永磊;乔建援;刘钺;杜风光;;氯仿在小球藻酯化液中萃取条件的优化[J];安徽农业科学;2015年11期

2 李祥;曹江绒;种亚莉;;正丁醇萃取茶皂素的研究[J];陕西科技大学学报(自然科学版);2014年01期

3 王书萍;庹保华;袁茂彪;颜家保;;焦化废水中硫氰化物的测定[J];化工环保;2013年05期

4 白岩岩;贾薇;张劲松;;樟芝发酵液挥发性物质提取方法及成分比较[J];食品科学;2013年24期

5 周力;王松松;李莉;孙源;;正丙醇/正己烷/水三组分体系萃取小球藻中的脂质[J];南昌大学学报(理科版);2013年01期

6 姜涛;;BHQ-10在油田含聚污水含油分析中的应用[J];工业水处理;2013年02期

7 李雪琴;郭瑞丽;;疏水性离子液体萃取光甘草定[J];化学研究与应用;2013年02期

8 陆建平;耿国兴;唐艳葵;卢志勇;;正丁醇萃取-稀盐酸溶解原子荧光光谱法间接测定中草药中钼[J];光谱学与光谱分析;2012年12期

9 陈学伟;宋红兵;陈鹏;王芙蓉;钱宇;李雪辉;;电位滴定法研究离子液体的碱性[J];化学学报;2012年06期

10 龚璇;陈敏东;;近十年来离子液体在萃取金属方面的研究进展[J];化学试剂;2012年01期

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1 曹义风;离子液体萃取分离疏水疏油天然活性同系物[D];浙江大学;2013年

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本文编号：967569