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一种新型的液液萃取技术——离子液体萃取

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2010年第6期 分析仪器 9 一种新型的液液萃取技术一离子液体萃取 邓 勃 (清华大学化学系,北京,100084) 摘要室温离子液体是完全由离子组成的液体。分析中大多数常用的室温离子液体的阳离子是有机基,如 咪唑鲻盐、N一烷基吡啶筠、四烷基铵和四烷基膦鲻离子;阴离子是有机或无机物,如某些卤化物、盐、乙酸盐、 六氟磷酸盐([PF6])、四氟硼酸盐([BF ])、三氟甲基磺酸盐和二(三氟甲烷磺酰)亚胺。目前,在分析分离中最常用 的室温离子液体是六氟磷酸1一烷基~3一甲基咪唑翁盐。室温离子液体具有某些独特的物理化学性质:在宽广的温 度范围内是液态,只有可忽略的蒸气压,不可燃性,对各种有机化合物和金属离子良好的萃取性能。近几年来,室 温离子液体作为一种新型的环境友好的‘绿色’有机溶剂替代传统的挥发性有机溶剂用于痕量离子引起了人们的 特别兴趣。它已成功地用于金属螯合物的萃取,是一种有前途的萃取技术。 关键词 室温离子液体溶剂萃取金属离子萃取金属离子富集 1 引 言 基磺酸盐和二(三氟甲烷磺酰)亚胺。最普通的阳离 子和阴离子见图1 一 E 。 . 液一液萃取作为有效的分离技术,已广泛地用 于工业和分析化学中,但常规的液一液萃取费时、操 +N,一  。。 F F R, 二 作繁琐,需使用大量的有机溶剂,由于有机溶剂的高 I Rs 挥发性、毒性和可燃性,造成环境污染和易引发安全 £ 事故。用室温离子液体萃取,不使用有毒有机溶剂, F 4 ≥ 在萃取过程中室温离子液体损失非常之小,室温离 :.._一.}C●F 7  _. , 子液体可重复使用,比常规有机溶剂萃取更安全。 R 特种功能的离子液体,如引入硫脲、硫醚和脲功能基 O \ , 取代烷基连结到咪唑上的离子液体,既是溶剂,又是 R ( C 萃取剂,用来萃取Hg。 和Cd抖,萃取效率显著提 图l 室温离子液体的阳离子和阴离子 高。室温离子液体作为新颖的”绿色化学”溶剂替代 一N n 吖,,\/S¨一  ¨¨no u 8 阳离子:1.咪唑鲻离子2.N一烷基吡啶翁离子 传统的有毒、可燃和挥发性有机溶剂,已成功地用于 3.四烷基铵离子 4.四烷基膦嫡离子 有机合成和催化,以及分离过程,包括萃取、气相色 R1。R2,Rs,R 是烷基,可以相同或不同 谱、液膜支撑(supported liquid membrane)等。室 阴离子:5.六氟磷酸盐([PF6]) 6.四氟硼酸盐([BF4 ̄) 温离子液体萃取是一种环境友好的新型萃取技术, 7.三氟甲基磺酸盐8.二(三氟甲烷磺酰)亚胺 其优点是富集效率高、快速简便、环境友好和安全, Sangki Chun等制备了一系列六氟磷酸1一烷 离子液体可重新循环使用。 基一3一甲基咪唑鲐盐室温离子液体,先用等摩尔卜 2室温离子液体的制备和特性 甲基咪唑水溶液和溴甲烷在140℃反应制备溴化1 烷基一3一甲基咪唑翁盐。移取溴化卜烷基一3一甲 室温离子液体(room—temperature ionic liquid, 基咪唑鲼盐放入置于冰浴中的塑料瓶中,在搅拌的 RTIL)是完全由离子组成的液体。分析中常用的大 条件下,缓慢加入lmol HPF6的60 水溶液,内容 多数室温离子液体的阳离子是有机基,如咪唑鲼盐、 物转移到含水和lmol三乙胺的分液漏斗内,分离 N一烷基吡啶翁、四烷基铵和四烷基膦翁离子;阴离 六氟磷酸卜烷基一3一甲基咪唑鳓盐,用水洗涤,溶 子是有机或无机物,如某些卤化物、盐、乙酸盐、 于二氯甲烷内。二氯甲烷在真空中蒸发,残留的痕 六氟磷酸盐(EPF ])、四氟硼酸盐([BF ])、三氟甲 量水与苯共沸蒸馏除去,再在真空中(油泵)蒸发除 作者简介:邓勃,男,清华大学化学系教授。 1O 分析仪器 2010年第6期 去苯,油状离子液体物在真空中升温干燥。六氟磷 酸卜烷基一3一甲基咪唑翁盐的产率是64 ~87 。 产物用 H NMR鉴定。六氟磷酸1一烷基一3一甲基 熔点低,接近或低于周围环境温度; 较宽的液程,很宽的液体范围,很多RTIL在温 度0~300℃甚至400℃保持液态; 咪唑鲻盐室温离子液体的性质见表1 ]。 表1 六氟磷酸1一烷基一3一甲基咪唑筒盐离子 液体的密度、溶解度和相转移温度 锻ACP g/mL /lOOmL CC) 丁基 1.363 戊基 1.333 己基 1.307 庚机 1.274 辛基 1.237 壬基 1.202 *加热速度3O℃/min H.Shan等先用等摩尔的1一甲基咪唑和氯代 烷基在90 ̄C反应72h,制得类似的氯化物[c mini [eli( 一4,8,12)。移取一定量[C mini[cu,缓 慢加人六氟磷酸钾[c min][PF ](z一4,8,12),搅 拌6h,合成了六氟磷酸卜丁基~3一甲基咪唑翁盐 [c mini[PF ]、六氟磷酸l一辛基一3一甲基咪唑翁 盐[C8min]EPF6]和六氟磷酸1一十二烷基一3一甲基 咪唑铃盐[C 。mini[PF ]离子液体。用水洗涤离子 液体几次,在真空内加热到9O℃,冷冻干燥除去离 子液体内的残留水¨3]。A.E.Visser等用脲、硫脲和 硫醚取代烷基连结到咪唑上制备了一系列疏水性萃 取Hg 。。和Cd 的特种功能离子液体(task—specific ionic liquid,TSIL)。单独用TSIL或者TSIL用与 六氟磷酸卜烷基~3一甲基咪唑翁盐(烷基:i"1一C 一 C )离子液体1:1的溶液为萃取相,将金属离子分 配比提高了几个数量级 ]。Zaijun Li等合成了一 种新的室温离子液体六氟磷酸1一丁基一3一三甲基 甲硅烷基咪唑翁盐([C TMSIM ̄[PF ]),在水中溶 解度仅为0.5g/L(比[C mini[PF ]溶解度18 g/L 小),能更有效地萃取、富集汞络合物。[C TMSIM] [PF。]的低水溶性和对中性分子和有机负离子的良 好萃取效率,所以在从大量水中萃取痕量金属离子 方面特别有用[5]。 室温离子液体具有独特物理化学性质口]: 有低至可以忽略的蒸气压; 良好的热稳定性,许多离子液体具有高的热稳 定性; 非可燃性,大多数离子液体是不可燃的,但某 些含有或高氯酸阴离子的离子液体是可燃的; 能溶解各种有机和无机化合物,对各种有机物 和金属离子的中性或荷电络合物具有良好的萃取性 能; 密度大于水(一般在1.1~2.4g/mL),黏度大 于有机溶剂(一般在l0~100cP之间)且可以调节; 可以与水、有机溶剂混溶或不混溶,与水一有机 溶剂的混溶性可以调节; 多数离子液体具有中等强度的极性,介于乙腈 和甲醇之间。 RTIL的物理化学性质受阳离子和阴离子的影 响,结合不同的阳离子和阴离子,可以获得不同特性 的RTIL,称为‘可剪裁和可调节的’材料。Xinxin Han等对离子液体在金属离子萃取、有机分子萃 取、液相微萃取和固相微萃取以及支撑液膜等分离 过程中的应用有过较详细的评论l_】]。在进行离子液 体萃取时,对所选离子液体溶剂的要求是:价廉,在 实验条件下保持液态,25℃在样液内的溶解度为50 ~1O0 mg,多于1O0 mg损失过大;小于50 mg萃取 剂相太小,线性范围、精密度和萃取回收率降低。 3室温离子液体的萃取特性 室温离子液体作为绿色萃取是一种环境友好的 新型萃取技术,方法优点是高富集效率、快速简便、 环境友好和安全,离子液体可重新循环使用。 由于室温离子液体具有独特物理化学性质,提 供了良好的萃取特性:高的萃取富集效率,萃取选择 性可以调节,易于分相,与后续检测方法有很好的兼 容性。 Sangki Chun等研究了六氟磷酸1一丁基一3一甲 基咪唑翁盐离子液体对碱金属离子的萃取特性,发 现单独用六氟磷酸1一丁基一3一甲基咪唑翁盐离子 液体也能明显地萃取碱金属氯化物,随着室温离子 液体内1一烷基链增长而萃取量迅速减少,萃取碱 金属的效率降低。对于表1中所列6种RTIL,萃 2010年第6期 分析仪器 11 取选择性依次是Cs >Rb >K >Li >Na’。,这 与碱金属阳离子相对疏水性是一致的。当存在二环 己烷一18一冠醚一6(DC18C6)时,萃取选择性顺序立 即发生变化,萃取顺序是K >Rb >Cs >Na >Li ,这一顺序反映了18一冠醚一6配体对碱金属 阳离子的相对络合能力。在同样的条件下,水溶液 内碱金属氯化物却不为DC18C6氯仿、硝基苯和卜 辛醇溶液所萃取。在DC18C6与离子液体六氟磷酸 1一烷基一3一甲基咪唑锚盐体系中,碱金属阳离子萃 取效率和选择性不受水相阴离子Cl一、NO 和 S 一的影响_2]。N.Hirayama等研究了六氟磷酸1 丁基一3一甲基咪唑翁盐([omim][PF ]),六氟磷 酸卜己基一3一甲基咪唑镑盐([hmim][-PF ])和六 氟磷酸卜辛基一3一甲基咪唑鲔盐([omim][PF ]) RTILs)等咪唑翰类离子液体对二价金属阳离子与 4,4,4一三氟一1~(2一噻吩基)一1,3一丁二酮(Htta) 螯合物的萃取性能。咪唑翁类离子液体萃取金属阳 离子的体系可分为以下三类:(a)使用中性配体的萃 取体系,(b)使用中性配体改性的RTIL,(c)使用 阴离子配体的萃取体系。(a)和(b)是基于咪唑翁类 RTIL具有大量憎水阴离子,为阳离子金属络合物 离子对萃取提供足够的对离子,RTIL内咪唑翁阳 离子和憎水阴离子之间有氢键。用RTIL萃取应首 选形成中性或低电荷金属络合物的阴离子配体萃取 体系。没有Htta存在时,所有M 不被[Rmim] [PF ]萃取(萃取率<2 )。说明Rmim 阳离子与 PF;阴离子不作为强萃取剂起作用。有Htta存在 时,RTIL比硝基苯、氯仿、甲苯具有更高的萃取能 力(除Cu和Pb外),说明[Rmim][PF。]一疏水 RTIL能用作螯合萃取溶剂。萃取顺序是:用 [bmim][PF ]萃取,Cu≥Ni≥Co>Zn>Mn>Pb≈ Cd;用[hmim][PF6]萃取,Cu≥Co>Pb≈Ni≈Zn> Mn>Cd,用I omim lI PF6 l萃取,Cu>Co>Ni≈Zn ≥Mn>Cd>Pb。在所有RTIL体系,选择性顺序 是Co>Zn>Mn>Cd。金属粒子M 与m Htta 分子的中性络合物、阳离子或阴离子络合物都能萃 人RTIL相,伴随析出n质子(n分别是1、2和> 2)。在固定Htta浓度或固定pH时,由每个金属的 分配比D的对数log D分别对pH与Htta浓度作 图,从图的斜率可以求得m和 值。在[omim] EPF ],[hmim][PF ]和[omim][PF ]体系,对Ni, Cu和Pb,m一72—2,对Mn,Co,Zn和Cd,m一 一3。Ni和Cu的萃取平衡常数K 的log K 值的 顺序是[-bmim][PSe]>[hmim][-PF ]>[-omim] [PF。],而Mn,Co,Zn和Cd的log K 值的顺序 是[bmim][PF6]<[hmim][PF6]<[omim] [-PF6] 。 A.E.Visser等用含脲、硫脲和硫醚取代烷基连 结到咪唑上的特种功能离子液体研究了萃取Hg。 和Cd抖的特性。通过烷基链上的S原子与Hg。 和 Cd 相互作用,单独用TSIL或者用TSIL与六氟 磷酸卜烷基一3一甲基咪唑鲐盐(烷基一n—C 一C。)离 子液体的1:1溶液为萃取相,金属离子分配比提高 了几个数量级。离子液体[C mim][BF ]中加人 TSIL之后含水量降低,提高金属离子分配比;在1: 1混合物中,随着从丁基、己基到辛基烷基链长增 长,金属离子分配比提高;增加TSIL/[C min] [PF ],离子液体疏水性增强,受到水解作用减小, Hg 和Cd 的分配比提高。Hg 的分配比高于 Cd 的分配比。水溶液pH值从pH7降到pH 1, 分配比明显降低,但不能从TSIL将金属离子反萃 下来。特种功能基硫脲加入到离子液体的阳离子 中,有助于咪唑翁环周围电荷离域化,在金属一配位 体配位点周围创造更疏水的环境而影响分配比。功 能基化的特种功能离子液体起到萃取剂和疏水相的 双重作用 。 Za ̄un Li等研究了含硅离子液体[C4TMSIM] [PFs]萃取H 的机理。含硅离子液体[C4 TMSIM] [PF6]的结构见图2。 卜CH 3 0 ] 图2含硅离子液体[c TMSIM]I-PF ]的结构 [c TMSIM][PF ]溶液的临界胶束浓度是 1.59×10 mol/L,饱和溶液的表面张力是65.95 Nm/m,表明具有很高的表面活性,能与水相中的 Hg—CDAA络合物充分相互作用,由于胶束萃取功 能将络合物萃人离子液体相。饱和[C TMSIM] [-PF ]溶液的Zeta电位是+2.1mV,在[c TMSIM] [-PF ]一水界面的双电层存在正电荷,正电荷将在 Hg—CDAA络合物或CDAA与离子液体表面之间 产生强相互作用。以上两个因素使离子液体具有很 l2 分析仪器 2010年第6期 高的萃取效率。CDAA在不同介质内的萃取效率 的次序是碱性>中性>酸性介质。因CDAA是弱 4室温离子液体萃取体系的应用 室温离子液体作为新颖的“绿色化学”溶剂替代 传统的有毒、可燃和挥发性有机溶剂,已成功用于痕 有机酸,它在水中的溶解产物有3种形态,分别是 RH ,RH和R ,在强碱性介质中,试剂的主要形 态是R 卜,由于强负电荷容易萃入离子液体相,其次 序与所提出的萃取机理相符_5]。H.Shan研究了用 离子液体[C。min][PF ]萃取铅一二硫腙螯合物的机 量金属离子的萃取分离和富集,是一种环境友好的 新型萃取溶剂。 二硫腙在离子液体[C mim][PF。]内比在氯仿 理,认为是水相中咪唑阳离子和碱性溶质之间离子 对效应与极性分子在离子液体相溶解的结合。一方 面离子液体溶于水转变为盐,咪唑阳离子与水溶液 中二硫腙、铅二硫腙螯合物分解产生的碱性溶质形 成离子对,离子对产生盐析效应,和由于疏水性易于 溶解于离子液体相。饱和离子液体[c。mini[PF ] 的表面张力是36.8Nmm~,有很高的表面活性,促 使离子对与离子液体相互作用而溶解于离子液体。 另一方面离子液体是极性溶剂,极性试剂和络合物 分子能从水溶液相转移走,由于疏水性进入离子液 体相[ 。 Xinxin Han等发现,从水溶液中萃取Sr ,在 没有冠醚萃取剂时,sr2 在离子液体与水之间的分 配系数小于1。有冠醚萃取剂时,用传统有机溶剂 氯仿萃取,分配系数D===0.77;用甲苯萃取,分配系 数D一0.76,而将二环己基一18一冠醚一6溶解在咪 唑箱基离子液体内从水溶液中萃取Sr抖,分配系数 高达D一10 。在离子液体分子中引入硫脲、硫醚 和脲功能基制成的特种功能的离子液体(TSIL),既 是溶剂又是萃取剂,用来萃取Hg”和Cd ,萃取效 率显著提高口]。H.Luo等研究了一系列N一烷基氮 杂一18一冠醚一6萃取剂的离子液体萃取性能,在所 研究的离子液体中,二环己烷一18一冠醚一6的萃取 选择性顺序是K。。》Sr 一>Cs >Na ,并将此结果 成功地用于sr抖和Cs 的分离。这些配位体的络 合能力对pH敏感。N一烷基氮杂一18~冠醚一6的 的萃取选择性顺序,也依赖于所使用的离子液体,在 卜乙基一3一甲基咪唑翁二[(三氟甲基)磺酰]胺和 卜丁基一3一甲基咪唑翰二[(三氟甲基)磺酰]胺中 是Sr抖》K >Cs >Na ,在卜己基一3一甲基咪 唑翁二[(三氟甲基)磺酰]胺和1一辛基一甲基咪唑 翁二[(-C氟甲基)磺酰]胺中是K >Sr抖>Cs’。> Na。。,选择性依赖于离子液体的类型表明,在离子液 体萃取过程中溶剂化起着重要作用_7]。 内,更易去质子化,Pb一二硫腙鳌合物形成常数大, 用RTIL萃取金属离子可以在较低的pH下进行, 离子液体的萃取效率高于氯仿的萃取效率。Guor— Tzo wei等在pH 2.0条件下用[C mim][PF ]从 水相萃取Cu 、Pb 。。和Zn抖,只有Cu。 被萃取人 离子液体相,Pb 和Zn 留在水相,将Pb抖和 Zn。 与Cu 分离开;在pH 1.9时,97 Cu”被萃 入[c mim][PF ]相,Cd 留在水相;92 Ag 被 萃入[C mim][PF ]相,Pb 留在水相。通过调节 萃取体系的pH值能够控制金属络合物的萃取效 率。阴离子对金属离子萃取的影响,取决于阴离子 与二硫腙竞争形成金属离子络合物的能力,Cu一二 硫腙鳌合物的形成常数大,阴离子对Cu 萃取的影 响可以忽略不计。Ag 或Hg 与二硫腙的形成常 数比Cu抖的形成常数大,更易形成中性鳌合物,当 二硫腙浓度低于金属离子化学计量浓度时,Ag 和 Hg。 降低Cu抖的萃取效率。用[ mim][PF ]萃 取富集Cd。 和Pb抖,回收率分别是91.6 ~101 和97.2%~99.9%。用0.1 M HNO。从离子液体 中反萃取Pb ,效率平均达到(98.4-+-0.2) [83。 H.Shan等用[C mini[PF ]萃取中性二硫腙一铅螯 合物,从1000mL水溶液中萃取20vg铅,一步萃取 效率是99.9 ̄/6,用5mL 0.1mol/L反萃取效率 是99.8%,富集倍数达到200。GFAAS测定反萃 取水相中的铅,检出限0.1vg/L,RSD0.99 ~1. O3 (n一5)。水中几乎所有的阳离子和阴离子、腐 植酸均不干扰测定。测定无锡的地下水、运河水、湖 水和自来水,加标回收率97.8 ~100.8 l3]。单 海霞等在室温下从pH>9的氨水溶液中用六氟磷 酸卜丁基一3一三甲基硅烷咪唑鳓盐离子液体,萃 取Pb(Ⅱ)一双硫腙鳌合物,用2.5mL离子液体从 1000mL或更大体积溶液中萃取铅的一次萃取率在 99 以上,富集因数>200。用2mL 1.0mol/L硝 酸能从离子液体中完全反萃取铅,石墨炉原子吸收 光谱测定铅,检出限为1.0ng/L(n一11),线性范围 2010年第6期 分析仪器 13 上限是100ng/L,加标回收率为97 ~102 。大 量的碱金属和碱土金属元素,小于100/ ̄g的汞和 锌,100mg以上的硫酸根、根、磷酸根、CI一和 Br一不影响铅的萃取率¨9]。 在合适的条件下,邻一羧基苯基二偶氮胺基一对 偶氮苯(CDAA)与无机汞迅速反应生成稳定的 Hg—CDAA(1:2)络合物,在同样条件下不与甲基 汞反应生成稳定络合物。Zaijun Li等用合成的新 室温离子液体六氟磷酸盐1一丁基一3一三甲基甲硅 烷基咪唑鼢([c TMSIM][-PF ])有效地萃取富集 了Hg—DAA络合物。用5.0mL 1.28×10。mol/L 硫化钠溶液从离子液体相中反萃取Hg ,用冷原 子吸收光谱法测定Hg,检出限(3s,n一11)是0.01 ng t-Ig/mL水样,线性范围是1O~120ng。分析太 湖水,山东周围黄海海水,标准加入法测定自来水中 的Hg,回收率是98.3 ~101.4 。Cd(II)和Ag (I)与CDAA在氨性介质中生成络合物,也能有效 地萃入离子液体相,但当CDAA浓度大于金属离子 的化学计量浓度时,20倍的Cd(II)和Ag(I)不降低 Hg的萃取效率。用1.28×10。mol/L硫化钠洗用 过的离子液体,除去Hg的效率是99.4 ,经6次洗 涤后离子液体可重复再用 ]。 M.Baghdadi等开发了一种基于离子液体的冷 诱导富集微萃取(cold—induced aggregation micro— extraction,CIAME)技术,将10mL含Hg(II)样 液,汞络合剂米蚩酮(TMK,2.4×10一tool/L),表 面活性剂Triton X一114(0.033 ,w/v),乙酸盐 缓冲液(pH 4,0.2 mol/L),钠(0.2 ,训/口), 萃取溶剂64mg六氟磷酸1一己基一3一甲基咪唑翁 盐[Hmim][PF ])和5mg 1一己基一3一甲基咪唑鳓 二(三氟甲基磺酰亚胺)([Hmim][Tf N])放置于 10mL锥形离心管内,在35℃保持4min,摇动后放 在冰浴内10min进行萃取,以5000r/min离心 5min,离子液体微滴沉积管底部(~8gL)。富集倍 数(EF)===35。已用于矿物水、河水和海水中汞的 富集。CIAME是一种简便快速从水样中萃取富集 金属离子的方法,能用于含盐浓度高和水混溶有机 溶剂的样品溶液 。后来同一作者又开发了一种 离子液体原位形成溶剂微萃取技术(ionic liquids in situ solvent formation micr0extraction,ISFME),将 离子对试剂六氟磷酸钠(NaPF )加入到含少量四氟 硼酸卜己基一3一甲基咪唑翁([Hmim][BF ]疏水 离子液体的样液中.原位形成微珠状的六氟磷酸1一 己基一3一甲基咪唑翁盐[Hmim][PF ]离子液体。 取5mL含汞样液,米蚩硫酮(TMK)络合剂(2.4 ×10一tool/L),PH 4乙酸盐/乙酸缓冲液(O.2 mol/ L)和[Hmim][BF ](30mg)置于10mL具帽和锥形 底的玻璃离心管内,摇动之后,加入0.6 mL NaPF (120mg/mL),原位形成微珠状[Hmim][PF ]使溶 液变成浑浊液。在形成萃取剂相微珠的过程中,萃 取剂分子富集疏水性汞络合物,在微珠形成之后完 成萃取过程。由于没有水和萃取剂相之间的界面, 从水相到分离相的传质过程对萃取阶段没有显著影 响,萃取速度快。以5000r/min离心6min分相,离 子液体微珠沉积在离心管底部(约7 L),富集倍数 EF=37。本法的特点是,在高盐量存在下,由于离 子液体溶解度增加和不发生相分离,甚至在(40 , 叫/ )盐饱和溶液内,密度大的离子液体萃取相微珠 也能沉积到锥形离心试管的底部,可用于高含盐量 样液;由于水在疏水性离子液体内溶解度低,来自基 体的残留盐分可忽略不计。本法已成功用于几种高 含盐量矿物水、河水和海水样品中Hg(II)的预富 集 。 在阳离子表面活性剂溴化十六烷基三甲基铵 (cTMAB)存在下,钼(V1)与5一对甲氧基苯基偶氮 水杨基荧光酮(p—MOPASF)反应形成稳定的1:3 (Mo(Ⅵ):p—MOPASF)红色络合物。加入室温离 子液体六氟磷酸1一辛基一3一甲基咪唑盐 ([CsMIM][PF )后,Mo(VI)络合物被迅速萃人离 子液体相。Mo(V1)富集倍数达100以上,平均回收 率为95.0 ~105.5 。用5.0mL 4.0 mol/L NaOH溶液将Mo(VI)从离子液体相反萃取至水相 中,用石墨炉原子吸收光谱法测定钼,检出限为0. 001 ̄g/L。线性范围为0.05~1.0/ag/L。2000mg Na 、K 、Mg 、C1一、Br、CO;一、NO 、POi一、 ClO 、So;一,1000mg Zn ’f,200rag Li 、Co。 、 Cr。+、Cd。+、Cu。+、Mn 十、F一、I一,100rag In。+, 50mg A1。 ,20mg Sr。 、Ni。 ,10 mg Pb。 ,6mg Ba 不干扰10 g/L Mo(VI)的测定[12]。 P.Berton等在PH 4.75以2一(5一溴一2一吡啶 基偶氮)一5一二乙胺基酚((5一Br—PADAP))络合 V(V),用1,2一环己烷二胺四乙酸(CDTA)为掩蔽 剂,用小量窒温离子液体六氟磷酸l一丁基一3一甲基 咪唑翁盐([c mim]EPF ])在60 ̄C恒温水浴上加 14 分析仪器 2010年第6期 热4rain,择性微萃取V(V),分离V(VI),实现钒形 态分析,富集倍数为40。RTIL溶解在5O L乙醇 内,直接注样到石墨炉中,以5/1g Pd为化学改进剂 测定V,检出限是4.9ng/L,测定0.5 ̄g/L V,RSD 是4.3 (n一10),线性上限至少到5000ng/L。用 过氧化氢把V(V1)氧化为V(V),在电热板上加热 到沸腾,除去过量过氧化氢,冷却到室温,测定总V, 由差值计算V(IV)。方法已用于自来水和河水中钒 形态分析,加标回收率对V(IV)和V(V)分别是 97.9 ~101,6 97.7 ~1o1.9 。Cu ,Zn抖, Ni抖,Co ,Mn 和Fe”允许量至少是2000 ̄g/ L,碱金属和碱土金属在适当pH条件下与5一Br— PADAP不形成稳定络合物,腐植酸也不产生干扰。 加入CDTA掩蔽V(IV),能提高V形态的萃取选择 性。但V(V)萃取率会从99 降到75 l_】引。 室温离子液体也成功地用于单滴微萃取。J. L.Manzoori等在有PTFE隔膜和电磁搅拌的5mL 容器内,加入1.75ml样液,250 1 1 吡咯烷二硫代 图3单滴微萃取装置示意图 氨基甲酸铵(APDC)溶液(控制体系APDC浓度 1.搅拌棒2.样液3.离子液体液滴4.塑料套管 0.125%,pH 3.0),形成Pb—APDC络合物。在 5.隔膜6.微量注射器7.塑料管内面槽 1100r/rain恒定速度搅拌下萃取7rain后,Pb—AP— DC络合物萃入悬挂于微量注射器尖端的7 L离子 J.L.Manzoori等移取1.8 mL样液置于5mL 液体六氟磷酸1一丁基一3一甲基咪唑翁盐[C MIM-] 具PTFE隔膜和搅拌器的容器内,加入100 ̄L硼酸 EPF ]微滴内,富集倍数达到76。单滴微萃取装置 盐缓冲液和100/ ̄L 1×10。mol/L卜(2一基偶 见图3。 氮)一2一萘酚(TAN)(控制pH 9.5),形成Mn— 为稳定[C4 MIM ̄EPF0]液滴,将微量注射器尖端 TAN络合物。用微量注射器移取4 L六氟磷酸1 插人3ram长塑料管内(内径0.6ram,外径1.5ram)。 丁基一3一甲基咪唑锚盐[C mini FPF ]离子液体, 用热铜丝在塑料管内表面开了一些槽以增大接触面, 微量注射器针头穿过隔膜浸入样液内,压出离子液 提高粘附力,可允许更大体积的离子液体悬滴和更高 体形成微滴,在550r/rain恒定速度搅拌8rain,Mn 的搅拌速度,有利于增强信号,改善萃取效率。萃取 TAN络合物萃入离子液体微滴,富集倍数是 结束后微滴缩回微量注射器,手动插入石墨炉,按程 30.3。萃取之后微滴缩回注射器内,手动将离子液 序测定铅,检出限(3s)是0.015 ̄g/L,测定0.2 g/L 体注入石墨炉测定锰。检出限(3s)是0.024 ̄g/L, Pb,RSD是5.2 (i3.一5),线性范围是0.025~0.80 测定0.5肚g/L Mn(Ⅱ),RSD是5.5 (13—6),线性 g/L。测定水标准物质NIST SRM 1643e和脱脂奶 范围1.0~3.0 ̄g/L。测定天然水标准物质NIST 粉标准物质NIST SRM 1549,测定值与标准值一致。 SRM 1643e证实了方法的可靠性。分析自来水、地 50000倍Na一、K 、Ca 、M 、N 、C1,10000倍 下管道水、地下水、河水和水源水,加标回收率是 Li|、S( 、CH3Coo一、C( 、F一,5000倍Ag 、I一、 95 ——1O5 。10000倍Na 、Li’。、K 、Ca 、 Al。 、Ba +,100倍Cr3。L、Ni 、Co +、As。十、Bi ,50 Mg。 、NO 、C1、POi、SO ,5000倍Ag 、I、 倍Mn 、V 一、Cd。。。、Fe。 、Zn 、Cu 1。,Fe 。_不干 CH。COO、C0;一、F,2000倍Al 、Pb 、Cdz , 扰0.2 ̄g/L Pb的测定。本法结合了离子液体萃取、 1000倍Cr。+、Fe。+、Zn ,500倍Ni 1。、Co 。、Cu+ 、 预富集和石墨炉进样于一步,方法简便,选择性好,测 Fe 对测定1.0 g/L Mn误差小于5 。方法简 定快速,环境友好,效价比高,样品通量大口 。 便,选择性好,测定快速,环境友好 。 2010年第6期 分析仪器 Chim Acta,2003,488(2):183—192 参考文献 9单海霞,李在均.光谱学与光谱分析,2008,28(1):214 1 Han Xinxin. 217 .Armstrong D.Acc Chem Res,2007,40 —(11):1079 1086 10 Baghdadi M,Shemirani F.Anal Chim Acta,2008,613 2 Sangki Chun,Dzyuba S V.,Bartsc R A.Anal Chem, (1):56—63 2001,73:3737—3741 11 Baghdadi M,Shemirani F.Anal Chim Acta,2009,634 3 Shan H,Li Z,Li M.Microchim.Aeta,2007,159(1— (2):186—19l 2):95—100 12陆娜萍,李在均,李继霞,等.冶金分析,2008,28(7):28 4 Visser A E,Swatloski R P,ReichertW M。et a1.Envi— —32 ron Sci Technol,2002,36(11):2523—2529 13 Berton P,Martinis E M,Martinez L D。Wu|lloud R G. 5 Li Zaijun,Wei Qin,Yuan Rui,et a1.Talanta,2007, Ana1 Chim Acta,2009,640(1—2):40—46 71:68—72 14 Manzoori J L,Amjadi M,Abulhassani J.Anal Chim 6 Hirayama N,Deguchi M,Kawasumi H,et a1.Talanta, Acta,2009,644(1—2):48—52 2005,65(1):255—260 1 5 Manzoori J L,Amjadi M,Abulhasani J.Talanta,2009, 7 Luo H,Dai S,Bonnesen P V.Anal Chem,2004,76 77(4):1539—1544 (10):2773—2779 8 Wei Guor—Tzo,Yang Zusing,Chen Chao—J ung.Anal 收稿日期:2010—08—10 A noval liquid/liquid extraction technique: Room temperature ionic liquid extraction.Deng Bo(De— partment of Chemistry,Tsinghua University, Beijing,100084) Room temperature ionic liquids(RTILS)are liquids composed completey of ions.The cationic parts of most room temperature ionic liquids are organic—based moieties,such as imidazolium,N—alkylpyridinium, tetraalky/ammonium,and tetraalkylphosphonium ions,and the anionic parts are organic or inorganic sub— stances,such as some halides,nitrate,acetate,hexaf1uorophosphate,tetrafluoroborate,trifluoromethyl— sulfonate,and bis(trifluoromethanesulfonly)imide.The most frequently used room temperature ionic liq— uid in analytical separation and concentration is 1一alkyl一3一methylimidazolium hexafuorophosphate[C4 MiM] [PF6].RTILs have some unique physicochemical properties:remaining in liquid phase over a wide temper— ature range,negligible vapor pressure,non—flammability,and good extractability for various organic com— pounds and metal ions.Recently,RTILs have attracted specia1 interest 3s they are novel environment— friendly“green solvents”that can replace traditional volatile organic solvents for extraction of trace metal ions as chelate. RTILs are very promising in area of separation and preconcentration of trace metal ions. 

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