螯合胺型质子化离子液体萃取和溶解过渡金属盐的研究

作者：孙丽媛; 花儿^*

来源：石河子大学学报(自然科学版), 2023, 41(04): 404-413.

DOI：10.13880/j.cnki.65-1174/n.2023.22.026

• 质子化离子液体
• 螯合胺
• 过渡金属离子
• 水分影响
• 萃取
• 溶解

己基乙二胺(hexylethylenediamine, Hexen)和异辛基乙二胺(2-ethylhexylethylenediamine, EtHexen)与双三氟甲磺酰亚胺(bis(trifluoromethylsulfonyl)imide, HTFSA)、三氟乙酸(trifluoroacetic acid, HTFA)和三氟甲磺酸(trifluoromethanesulfonic acid, HTFS),通过酸碱中和反应生成四种质子化离子液体(protic ionic liquids, PILs),分别简称为HHexen-TFSA、HHexen-TFA、HEtHexen-TFA和HEtHexen-TFS,其均为室温PILs。其阳离子[HHexen]+、[HEtHexen]+的极性头部具有乙二胺，属于螯合胺结构，有利于与过渡金属离子配位结合，从而能够从含过渡金属离子的水溶液中萃取金属离子或较高浓度溶解金属盐。水在HHexen-TFSA、HHexen-TFA、HEtHexen-TFA和HEtHexen-TFS型PILs中的溶解度(w/%)分别约为6.0%、90.0%、90.0%和50.0%,则HHexen-TFSA属于疏水性PILs,可用于从含金属离子的水溶液中提取金属离子；而后3种属于亲水性PILs,可以用来直接溶解金属盐。用不同水分含量w(%)0.50%、1.40%、2.37%、3.41%、5.29%、6.07%的HHexen-TFSA型PILs萃取100 mmol·L-1CoCl2、NiCl2、CuCl2水溶液中的金属离子，其萃取率均达到99.0%以上，说明PILs的含水量对其从CoCl2、NiCl2和CuCl2溶液中萃取Co2+、Ni2+、Cu2+的能力影响不显著。用HHexen-TFA、 HEtHexen-TFA和HEtHexen-TFS型PILs溶解CoCl2、NiCl2、CuCl2的实验结果显示，金属离子在3种PILs中浓度大小为：Cu2+> Co2+>Ni2+,即PILs与Cu2+的配位能力最强；并且TFA型PILs对3种金属盐的溶解能力强于TFS型PILs;当阴离子相同时，阳离子部位烷基链具有支链的HEtHexen-TFA,与无支链的HHexen-TFA比较，对CuCl2有更高的溶解度。用不同水分含量w(%)1.0%、5.0%、10%、15%、20%的HEtHexen-TFS溶解CuCl2的研究结果显示，PILs的水分含量在1.0%～10%范围内，PILs对CuCl2的溶解度呈先增加趋势，且当水分含量为10%时，溶解度达到最大值，之后呈降低趋势。

• 单位
  北方民族大学; 化学与化学工程学院