亲CO2化合物的设计、合成及其在超临界CO2中对钠离子萃取行为研究

• 作 者: 金晶
• 出 处: 中南民族大学
• 发表日期: 2012年期
• 关键词: 超临界二氧化碳 络合剂 溶解度 金属离子萃取 Bartle和Chrastil模型 偏摩尔体积

近年来，随着人们对环保问题和可持续发展战略认识的不断加强，在国民经济各领域，特别是工业领域，绿色化学、清洁生产技术受到越来越多的重视。超临界CO₂以其作为溶剂优异的性质（化学惰性、无毒、安全、无污染、廉价和可回收等优点）引起了各国研究机构广泛兴趣。由于二氧化碳为非极性分子，因此超临界CO₂不能直接萃取金属离子，须向体系中添加络合剂与金属离子进行络合，降低其极性，增加其在超临界CO₂中的溶解度，从而实现超临界CO₂对金属离子的络合萃取。到现在为止，已发现的最有效的亲二氧化碳化合物为氟化物或有机硅化合物。然而，氟化物不仅价格昂贵，而且毒性较大，有机硅化合物则需要较高的压力。因此，适宜络合剂的开发成为超临界CO₂络合金属离子萃取研究的核心问题。本文在综合文献和络合剂结构与性能关系理论基础上，设计、合成了一系列含醚键酯类亲CO₂络合剂，对其结构进行了表征。用静态观测法测定了它们在超临界CO₂流体中不同温度和压力下的溶解度，为了检验测试结果的准确性，本文分别采用Bartle和Chrastil两种半经验模型对实验所测数据进行关联计算，关联结果较好。同时通过Kumar和Johnston理论计算了化合物在超临界相中的偏摩尔体积。此外，采用液相萃取法对含醚键酯类络合剂萃取碱金属离子进行了超临界CO₂流体萃取的研究。探讨了超临界CO₂流体萃取过程中各因素（萃取温度、压力、时间、配比、pH值以及不同络合剂）对萃取效率的影响。结果表明，在低温（40℃）、水溶液pH=7时，含醚键酯类络合剂对碱金属的萃取效果最好，而且随着压力的升高，萃取效率增大。此外随着萃取时间的增加，萃取效率由低到高，然后趋于平缓，而且随着络合剂分子链的增长，萃取效率增加。