开题报告内容:(包括拟研究或解决的问题、采用的研究手段及文献综述,不少于1000字)
一、课题背景
近年来,国内外的学者们已经对双水相进行了全面的研究,关于离子液体双水相体系的研究也有很大的进步。离子液体双水相体系广泛运用于萃取和分离等方面,构建离子液体双水相体系具有极大的研究价值。国外关于双水相模型的研究较成熟些。Diamond 等 提出了 Diamond-Hsu模型,该模型在一定程度上对聚合物双水相体系的试验数据进行了很好的拟合。国内目前关于双水相模型的研究还不够完善,国内主要的模型是:渗维里模型、Flory-Huggins 晶格模型、胞腔理论和局部组成模型。这 4 种理论相互独立,又互相影响,分别从渗透压、能量、分子间作用力及溶液组成几个方面进行了阐述 。
- 要解决的问题
咪唑类离子液体的合成纯化
三相图的制备
双水相体系组分的数据计算分析
离子液体双水相体系的运用
- 可行性分析
咪唑类离子液体采用甲基咪唑和氯丁烷一锅法合成,室温常压下浊点法制备三相图。在制备咪唑类离子液体时甲苯作为溶剂,反应24小时后先用甲苯洗三次以上,然后再用乙酸乙酯洗涤三次以上,多次的洗涤之后除去乙酸乙酯等可以得到较纯净的咪唑类离子液体。
- 研究方法和内容
前期我们将合成实验中需要的离子液体,离子液体采用一锅法合成,温度控制在60°,在此温度下离子液体的合成效率较高。中期我们对合成的咪唑类离子液体构建双水相,取2g咪唑类离子液体溶于5ml纯水中混匀,然后用40%磷酸钾滴定直至体系出现分层或者浑浊,记录体系组分数据,再往体系中加入适量纯水,体系澄清继续滴加磷酸钾直至再次浑浊,重复上述步骤制得三相图。后期利用离子液体双水相体系进行萃取分离等研究工作,在其运用方面,我们打算用于萃取回收实验室简单废液,节约实验成本。适量短链离子液体的引入可以大大缩短出现双水相及双水相达到平衡所需的时间。对于短链离子液体而言,其在水溶液中的作用主要表现为盐效应,离子液体的加入导致体系中反离子浓度的提高,影响了表面活性离子胶团的扩散双电层(减小了其平均厚度),从而促进了胶团的形成,这在某种程度上大大缩短了形成稳定胶团所需的时间,加快了双水相的分相速度。此外,离子液体的引入还可以有效拓宽双水相体系的区域范围、改变相分离区域两表面活性剂的比例。双水相对染料甲基橙的萃取实验结果表明,离子液体的引入使双水相体系萃取性能显著提高,双水相的萃取效率随体系中两表面活性剂比例的改变而改变。将正、负离子表面活性剂和离子液体集于同一水溶液体系,构建相分离系统,该相分离体系中表面活性剂浓度较低,离子液体以及表面活性剂有望重复利用。该体系兼具传统表面活性剂双水相和离子液体双水相的优势,可成为一种经济、高效的生物活性物质萃取和分离体系。
- 工作计划
2月28日—3月20日:完成文献查阅、开题报告等前期工作。
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