734 应用化学第 32 卷一类含 2 羟基苄胺的功能性离子液体 ( 离子液体结构如图 1 所示 ), 并研究了他们萃取放射性元素 Am + 的性质, 实验结果表明该类功能性离子液体能够萃取 Am +, 萃取机理为阳离子交换机理 ( 萃取机理如方程 1 所示 ), 并且负载有机相中的 Am + 可

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1 第 32 卷第 7 期应用化学 Vol.32Is 年 7 月 CHINESEJOURNALOFAPPLIEDCHEMISTRY July2015 殝檵殝殝综合评述檵檵檵檵檵檵檵檵檵殝功能性离子液体在金属萃取分离中的研究进展王 a,b 威陈 c 继 a,b 刘红召 d 杨华玲 a,b 曹耀华 a,b 高照国张 a,b 博 ( a 中国地质科学院郑州矿产综合利用研究所郑州 ; b 河南省黄金资源综合利用重点实验室郑州 ; c 中国科学院长春应用化学研究所长春 ; d 南通大学化学与化学工程学院江苏南通 ) 摘要近年来, 离子液体在金属萃取领域的研究受到广泛关注, 主要集中在两个方面, 一是疏水性离子液体作为绿色溶剂用于金属离子萃取 ; 二是带有官能团的功能性离子液体作为萃取剂用于金属离子萃取, 其中, 后者是目前研究的热点本文主要对近年来功能性离子液体萃取分离放射性金属重金属和稀土金属等研究进行综述, 并对其未来发展进行了展望关键词功能性离子液体 ; 萃取 ; 金属离子中图分类号 :O658.2 文献标识码 :A 文章编号 : (2015) DOI: /j.isn 由于具有宽液程低蒸汽压物化性质可调电化学窗口宽导电性良好和热稳定性高等特殊性质, 离子液体与超临界流体及双水相被公认为三大绿色溶剂 [1 2] 作为绿色溶剂, 离子液体已经被广泛用于诸多领域 [3 8] [4], 其中一个重要研究方向是离子液体在金属萃取分离中的应用 1999 年,Dai 等最早进行了离子液体在金属离子萃取方面的研究研究结果表明, 以 1 乙基 3 甲基咪唑二 ( 三氟甲基磺酰 ) 酰亚胺 (EtMeImTf 2 N) 为溶剂, 二环己基 18 冠 6(DCH18C6) 萃取 Sr 2+ 的分配比 (D) 比传统有机溶剂甲苯和氯仿高出 4 个数量级该报道引起了人们研究离子液体在金属萃取领域应用的兴趣离子液体在金属萃取领域的研究主要集中在两个方面, 一是疏水性离子液体作为绿色溶剂用于金属离子萃取 ; 二是带有官能团的功能性离子液体 (taskspecificionicliquids) 作为萃取剂用于金属离子萃取其中, 功能性离子液体作为一种特殊的离子液体, 在金属萃取领域受到越来越多的关注 [9 11] 功能性离子液体是指在离子液体的阴阳离子上带有官能团的一类离子液体, 这类特殊的离子液体不仅具有离子液体自身的性质, 还带有官能团的性质, 是目前离子液体发展的一个重要方向早在 2001 年, [9] Rogers 等报道了一类含有硫脲官能团的离子液体, 并且研究了该类离子液体对 Hg 2+ 和 Cd 2+ 的萃取性能研究结果表明, 该类离子液体对 Hg 2+ 和 Cd 2+ 具有较高的萃取能力, 引起人们的广泛关注, 也揭开了人们研究功能性离子液体萃取金属领域的序幕近年来, 部分科研工作者对离子液体在金属萃取领 [12] 域的研究进行了综述, 如 : 孙晓琦等系统评述了离子液体萃取金属离子的分配规律萃取机理缺陷, [13] 并展望了离子液体在环境分析化学领域的应用前景 ;Liu 等对离子液体在稀土绿色分离领域的研究 [14] [15] 进行了评述,Sun 等对离子液体在核燃料循环利用方面的研究就行了总结 ; 陈仁坦等对离子液体在重金属萃取中的应用进行了综述本文主要就近年来国内外关于功能性离子液体在金属萃取分离领域的研究进展进行了评述, 并对其在该领域的发展进行展望 1 离子液体在萃取放射性金属方面的应用 [16] 2002,Alen 等研究了离子液体的抗辐射性能, 研究结果表明, 相比于传统有机溶剂, 离子液体具有较好的抗辐射性关于离子液体萃取分离放射性金属元素的研究很多, 但主要集中在离子液体做溶 [17] 剂方面的研究, 而功能性离子液体在萃取分离放射性金属元素的报道较少 2006 年,Ouadi 等报道了收稿, 修回, 接受中国地质调查项目科 [2013] , 青年科学基金项目 ( ), 稀土资源利用国家重点实验室开放课题 (RERU ) 资助通讯联系人 : 王威, 助理研究员 ;Tel/Fax: ;E mail:wangwei4034@163.com; 研究方向 : 金属矿资源综合利用

2 734 应用化学第 32 卷一类含 2 羟基苄胺的功能性离子液体 ( 离子液体结构如图 1 所示 ), 并研究了他们萃取放射性元素 Am + 的性质, 实验结果表明该类功能性离子液体能够萃取 Am +, 萃取机理为阳离子交换机理 ( 萃取机理如方程 1 所示 ), 并且负载有机相中的 Am + 可以用酸性溶液进行反萃, 反萃率达 99% 以上图 1 功能性离子液体 1 (2 羟基苯甲氨基 ) 丙基 3 丙基咪唑二 ( 三氟甲基磺酰 ) 酰亚胺和 1 (2 羟基苯甲氨 [17] 基 ) 丙基 3 丙基咪唑六氟磷酸结构 Fig.1 Thestructureoftaskspecificionicliquids[1 (2 hydroxyphenyl methylamino)propyl 3 propyl imidazole] [Tf 2 N]and[1 (2 hydroxyphenyl methylamino)propyl 3 propyl imidazole][pf 6 ] [17] Am 3+ +2ClO - 4 +LH 幑幐 2 Am(ClO 4 ) 2 LH+H + (1) [18] 2007 年,Ouadi 等又设计合成了 3 种含有磷酰基的功能性离子液体 ( 离子液体结构如图 2 所示 ), 并且研究该类功能性离子液体萃取 UO 2+ 2 的性能实验结果表明,N,N,N 三甲氨基丙氨基磷酸二丁酯二 ( 三氟甲基磺酰 ) 酰亚胺 (TSIL1) 对 UO 2+ 2 具有较高的萃取能力, 在相同条件下对比 TSIL1 与常规 UO 2+ 2 萃取剂 TBP 萃取 UO 2+ 2 的能力,TSIL1 体系萃取 UO 2+ 2 的分配比达到 170, 比 TBP 体系的 4 7 高出 [19] 35 倍, 但文章没有对萃取机理进行讨论李宏宇等也研究了一类含磷酰基的功能性离子液体萃取 UO 2+ 2 的性质 ( 离子液体结构如图 3 所示 ), 研究结果表明, 所设计的功能性离子液体对 UO 2+ 2 有良好的萃取能力, 与 TBP 复配使用萃取性能更优图 2 功能性离子液体 N,N,N 三甲氨基丙氨基磷酸二丁酯二 ( 三氟甲基磺酰 ) 酰亚胺 (TSIL1) N,N,N 三甲氨基乙氧基磷酸二丁酯二 ( 三氟甲基磺酰 ) 酰亚胺 (TSIL2) 和 N,N,N 三甲氨基乙基磷酸二丁酯二 ( 三氟甲基 [18] 磺酰 ) 酰亚胺 (TSIL3) 结构 Fig.2 Thestructureoftaskspecificionicliquids[N,N dimethylaminopropylaminodibutylphosphate][tf 2 N] (TSIL1),[N,N dimethylaminopropoxydibutylphosphate][tf 2 N](TSIL2)and[N,N dimethylaminoethyldibutyl phosphate][tf 2 N](TSIL3) [18] 图 3 功能性离子液体 1 ( 二丁氧基磷酰氧基 ) 丙基 3 甲基咪唑六氟磷酸和 1 ( 二丁氧基磷酰氧基 ) 丙基 3 甲 [19] 基咪唑二 ( 三氟甲基磺酰 ) 酰亚胺结构 Fig.3 Thestructureoftaskspecificionicliquids[1 (dibutoxyphosphorusacyloxy)propyl 3 methylimidazole] [Tf 2 N]and[1 (dibutoxyphosphorusacyloxy)propyl 3 methylimidazole][pf 6 ] [19]

3 第 7 期王威等 : 功能性离子液体在金属萃取分离中的研究进展功能性离子液体在萃取过渡金属和重金属方面的应用重金属污染不仅造成生态环境恶化, 并且直接危害人类健康近年来, 关于如何解决重金属离子污染的问题已经成为人们关注的重要环境问题通过正负离子的设计, 制备具有特定官能团的功能性离子液体对水中重金属进行萃取去除研究是本类研究的一个重要方面 [20] 2002 年,Viser 等设计合成了一类阳离子部分含有尿素硫脲硫醚等官能团的功能性离子液体 ( 功能性离子液体结构如图 4 所示 ), 并研究了这类功能性离子液体对 Cd 2+ 和 Hg 2+ 的萃取性能实验结果表明, 含硫醚官能团的功能性离子液体对 Cd 2+ 和 Hg 2+ 的分配系数均较高, 并且对 Cd 2+ 的萃取能力更强而含脲和硫脲官能团的功能性离子液体对 Hg 2+ 表现出较高的选择性, 对 Cd 2+ 几乎不萃取图 4 功能性离子液体 1 ( 乙硫基 ) 乙基 3 丁基咪唑六氟磷酸 (TSIL1),1 (( 甲氨基 ) 硫代甲酰胺基 ) 丙基 3 丁基咪唑六氟磷酸 (TSIL2),1 (( 丁氨基 ) 硫代甲酰胺基 ) 丙基 3 (2 ( 乙基 ) 己基 ) 咪唑六氟磷酸 (TSIL3),1 ((4 ( 甲基苯氨基 ) 硫代甲酰胺基 ) 丙基 3 己基咪唑六氟磷酸 (TSIL4),1 (( 丁氨基 ) 硫代甲酰胺基 ) 丙基 3 丁基咪唑六氟磷酸 (TSIL5),1 (( 丁氨基 ) 硫代甲酰胺基 ) 丙基 3 丙基咪唑六氟磷酸 [20] (TSIL6) 结构 Fig.4 Thestructureoftaskspecificionicliquids[1 (ethylthio)ethyl 3 butyl imidazole][pf 6 ](TSIL1), [1 ((methylamino)thio carboxamido) propyl 3 butyl imidazole][pf 6 ](TSIL2),[1 ((butylamino) thio carboxamido)propyl 3 (2 (ethyl) hexyl) imidazole][pf 6 ](TSIL3),[1 ((4 (methylphenylamino) thio carboxamido)propyl 3 hexyl imidazole][pf 6 ](TSIL4),[1 ((butylamino)thio carboxamido)propyl 3 butyl imidazole][pf 6 ](TSIL5),[1 ((butylamino)thio carboxamido)propyl 3 propyl imidazole][pf 6 ](TSIL6) [20] [21] 2008 年,Kogelnig 等制备了 3 种由三辛基甲基氯化铵 (A336) 阳离子部分和硫代水杨酸阴离子 / 苯甲酸阴离子 / 正己酸阴离子部分构成的功能性离子液体 ( 离子液体结构如图 5 所示 ), 并研究了甲基三辛基铵硫代水杨酸 ([A336][TS]) 对水中 Na + K + Ca 2+ Mg 2+ Cd 2+ 金属离子的萃取性质, 实验结果表明, 这类功能性离子液体具有萃取上述金属离子的性能, 可用作金属离子的萃取剂 [22] 2010 年,Egorov 等详细研究了功能性离子液体甲基三辛基铵硫代水杨酸 ([A336][HSal] 萃取过渡金属 (Fe 3+ Cu 2+ Ni 2+ Mn 2+ ) 的性质研究结果表明,[A336][HSal] 对过渡金属有选择萃取分离的性质, 因此可以用于过渡金属离子的分离文章讨论了 [A336][HSal] 萃取过渡金属离子的机理, 认为萃取过程为阴离子交换过程 ( 萃取机理如方程 2)

4 736 应用化学第 32 卷图 5 功能性离子液体甲基三辛基铵苯甲酸 ([A336][BA]) 甲基三辛基铵硫代水杨酸 ([A336][TS]) 和甲 [21] 基三辛基铵正己酸 ([A336][Hex]) 结构 Fig.5 Thestructureoftaskspecificionicliquids[tricaprylmethylammonium][benzoate]([A336][BA]), [tricaprylmethylammonium][thiosalicylate]([a336][ts])and[tricaprylmethylammonium][hexanoate]([a336] [Hex]) [21] Me 2+ (w) +[A336][HSal] (o) +HSO - 4(w 幑幐 ) MeSal (o) +A336 + HSO - 4(o) +H + (w) (2) [23] 2010 年,Liu 等制备了功能性离子液体甲基三辛基铵二 (2,4,4 三甲基戊基 ) 膦酸 ([A336][C272]) 和十四烷基三己基膦二 (2,4,4 三甲基戊基 ) 膦酸 (CyphosIL104) 硅胶材料 ( 离子液体结构如图 6 所示 ), 并研究了其吸附 Cr(Ⅲ) 和 Cr(Ⅵ) 的性质, 实验结果表明, 该吸附材料对 Cr(Ⅲ) 和 Cr(Ⅵ) 具有较高的吸附容量图 6 功能性离子液体甲基三辛基铵二 (2,4,4 三甲基戊基 ) 膦酸 ([A336][C272]) 和十四烷基三己基膦二 [23] (2,4,4 三甲基戊基 ) 膦酸 (CyphosIL104) 结构 Fig.6 Thestructureoftaskspecificionicliquids[tricaprylmethylammonium][bis( triethyl pentyl)phosphinic acid]([a336][c272])and[tetradecyltrihexylphosphonium][bis( triethyl pentyl)phosphinicacid](cyphosil 104) [23] [24] 2010 年,Sun 等研究了功能性离子液体甲基三辛基铵仲辛基苯氧乙酸 ([A336][CA 12])( 离子液体结构如图 7) 萃取分离 Co 2+ Ni 2+ 的性质, 实验结果表明, 功能性离子液体 [A336][CA 12] 对 Co 2+

5 第 7 期王威等 : 功能性离子液体在金属萃取分离中的研究进展 737 Ni 2+ 具有较高的萃取能力, 并且该萃取体系易反萃, 作为环境友好的萃取体系富集分离 Co 2+ Ni 2+ 有很好的应用前景图 7 功能性离子液体甲基三辛基铵仲辛基苯氧乙酸 ([A336][CA 12]), 甲基三辛基铵仲壬基苯氧乙酸 ([A336][CA 100]), 甲基三辛基铵二 (2 乙基己基 ) 磷酸酯 ([A336][P204]), 甲基三辛基铵 2 乙基己基膦酸单 2 乙基己基酯 ([A336][P507]), 甲基三辛基铵双 (2,4,4 三甲基戊基 ) 膦酸 ([A336][Cyanex272]), 甲基 [24] 三辛基铵双 (2,4,4 三甲苯基 ) 单硫代膦酸 ([A336][Cyanxe302) 结构 Fig.7 Thestructureoftaskspecificionicliquids[tricaprylmethylammonium][sec octylphenoxyaceticacid] ([A336][CA 12]), [tricaprylmethylammonium][sec nonylphenoxy acetic acid]([a336][ca 100]), [tricaprylmethylammonium][di(2 ethylhexyl) phosphate]([a336][p204]),[tricaprylmethylammonium][2 ethylhexylphosphoricacidmono(2 ethylhexyl)ester]([a336][p507]),[bis( triethyl pentyl)phosphinicacid] ([A336][Cyanex272])and[tricaprylmethylammonium][bis(2,4,4 trimethylpentyl)monothiophosphinicacid] (Cyanex302) [24] [25] 2011 年,Fischer 等研究了 3 种功能性离子液体对公共污水和工业废水中重金属离子的萃取能力 ( 离子液体结构如图 8 所示 ), 发现含有硫醇或硫醚的功能性离子液体十四烷基三己基膦 2 ( 甲基硫代 ) 苯甲酸 ([P66614][MTBA]) 十四烷基三己基膦硫代水杨酸 ([P66614][TS]) 十四烷基三己基膦水杨酸 ([P66614][Sal]) 对公共污水中的 Ag + Hg 2+ 和 Cu 2+ 都表现出很强的萃取能力, 并且, [P66614][Ts] 对 Pb 2+ Cd 2+ 和 Zn 2+ 的萃取率和选择性都很高, 适合用于工业废水中重金属离子的脱除图 8 功能性离子液体十四烷基三己基膦 2 ( 甲基硫代 ) 苯甲酸 ([P66614][MTBA]) 十四烷基三己基膦硫代 [25] 水杨酸 ([P66614][TS]) 和十四烷基三己基膦水杨酸 ([P66614][Sal]) 结构 Fig.8 Thestructureoftaskspecificionicliquids[trihexyl(tetradecyl)phosphonium][2 (methylthio)benzoate] ([P66614][MTBA]),[trihexyl(tetradecyl)phosphonium][thiosalicylate]([P66614][TS]),[trihexyl(tetradecyl) phosphonium][salicylate]([p66614][sal]) [25]

6 738 应用化学第 32 卷 3 离子液体在萃取稀土金属方面的应用稀土金属是由第三副族中的镧系元素及与其性质相似的钇和钪 17 种元素组成的, 由于其具有独特的 4f 电子层结构较大的原子磁矩较强的自旋轨道耦合等性质被广泛应用于石油化工纺织催化磁性材料荧光材料等领域, 是重要的战略资源 [26 28] 然而, 稀土间的化学性质极为相似, 使得稀土分离提纯比较困难近年来, 国内外研究人员对功能性离子液体在稀土金属萃取方面的应用进行了较为广泛 [29] 的研究朱涛峰等利用微波合成的方式制备了一类阳离子含膦氧官能团的功能性离子液体 ( 离子液体结构如图 9 所示 ), 并研究了他们萃取稀土钕的性质, 实验结果表明, 功能性离子液体 1 ((1 苯基 1 乙氧基 ) 磷酰基 ) 丙基 N,N,N 三乙基铵二 ( 三氟甲基磺酰 ) 酰亚胺 (TSIL5) 对钕有较好的萃取性能图 9 功能性离子液体 1 ( 二苯基磷酰基 ) 丙基 3 丙基咪唑二 ( 三氟甲基磺酰 ) 酰亚胺 (TSIL1),1 ( 二苯基磷酰基 ) 丙基 3 己基咪唑二 ( 三氟甲基磺酰 ) 酰亚胺 (TSIL2),1 ((1 苯基 1 乙氧基 ) 磷酰基 ) 丙基 3 丙基咪唑二 ( 三氟甲基磺酰 ) 酰亚胺 (TSIL3),1 ((1 苯基 1 乙氧基 ) 磷酰基 ) 丙基 3 己基咪唑二 ( 三氟甲基磺酰 ) 酰亚胺 (TSIL4),1 ((1 苯基 1 乙氧基 ) 磷酰基 ) 丙基 N,N,N 三乙基铵二 ( 三氟甲基磺酰 ) 酰亚胺 [29] (TSIL5) 结构 Fig.9 Thestructureoftaskspecificionicliquids[1 (diphenylphosphoryl) propyl 3 propyl imidazole][tf 2 N] (TSIL1),[1 (diphenylphosphoryl) propyl 3 hexyl imidazole][tf 2 N](TSIL2),[1 ((1 phenyl 1 ethoxy) phosphoryl) propyl 3 propyl imidazole][tf 2 N](TSIL3),[1 ((1 phenyl 1 ethoxy)phosphoryl) propyl 3 hexyl imidazole][tf 2 N](TSIL4),[1 ((1 phenyl 1 ethoxy)phosphoryl) propyl N,N,N triethylammonium][tf 2 N] (TSIL5) [29] 中国科学院长春应用化学研究所的陈继课题组在功能性离子液体萃取稀土方面进行了较为系统的研究 [10 11,30 35] [30] 2010 年,Sun 等设计合成了一系列以 A336 阳离子部分和传统稀土磷酸类萃取剂, 羧酸类萃取剂阴离子部分组成的功能性离子液体 ( 离子液体结构如图 7), 由于该类功能性离子液体阳离子部分和阴离子部分对稀土均具有络合能力, 所以称其为双功能离子液体 (Bifunctionalioniclqiuds) [10] Sun 等对甲基三辛基铵二 (2 乙基己基 ) 磷酸酯 ([A336][P204]) 萃取 Eu 3+ 的性能进行了详细研究, 实验结果表明,[A336][P204] 对 Eu 3+ 具有较高的萃取能力, 在相同条件下,[A336][P204] 比组成它的前驱体 A336 和 P204 的协同萃取体系对 Eu 3+ 的萃取率高 20 倍以上, 这是由于双功能性离子液体萃取稀土过程中存在内协同效应 ( 双功能离子液体体系的内协同效应与传统的协同效应不同, 它是指由双功能离子液体阴阳离子之间相互作用产生的协同效应 ) 并且, 该功能性离子液体萃取 Eu 3+ 的机理为中性络合机理 ( 萃取机理如方程 3), 避免了萃取过程中功能性离子液体的损失 Eu 3+ (a) +3[A366][P204] (o) +3NO - 3(a 幑幐 ) Eu(NO 3 ) 3 3[A336][P204] (o) (3) [31] [32] 随后,Wang 等研究了 [A336][CA 12]/[CA 100] 在氯盐体系下萃取稀土的性能,Yang 等研 [11] 究了 [A336][CA 12]/[CA 100] 在硝酸盐体系下萃取稀土的性能,Zhang 等研究了 [A336][P204]/[P507] 萃取 Ce 4+ 及 Ce 4+ 和 F - 体系的性能, Yang [33] 并且研究了 [A336][P204]/[P507] 从荧光粉中回收稀土的性能以上研究均表明, 该类功能性离子液体萃取稀土

7 第 7 期王威等 : 功能性离子液体在金属萃取分离中的研究进展 739 是存在内协同效应, 萃取机理为中性络合机理该类功能性离子液体是以现有稀土萃取剂为前驱体制备, 制备成本不高, 且萃取稀土机理为中性络合机理, 避免了离子液体流失带来的萃取成本增加和对水 [36 37] 相的污染, 具有一定的工业应用前景 Yang 等在热力学研究的基础上, 对 [A336][P204]/[P507] 萃取 Ce 4+ 及 Ce 4+ 和 F - 体系的动力学性能和 [A336][CA 12] 萃取 La 3+ 的动力学性能进行了研究, 为该 [38 39] 类功能性离子液体的工业应用提供了更多的基础数据 2014 年,Sun 等研究了以二 (2 乙基己基 ) 磷酸酯 (HDEHP)/2 乙基己基膦酸单 2 乙基己基酯 (HEH[EHP]) 阴离子部分和不同季铵盐阳离子部分组成的功能性离子液体萃取稀土的性质 ( 离子液体结构如图 10 所示 ), 实验结果表明, 季铵盐阳离子部分的改变对功能性离子液体萃取稀土的萃取率和稀土间的分配比均匀影响, 通过改变功能性离子液体阳离子或者阴离子结构可以实现对特定稀土的高选择性图 10 功能性离子液体四乙基铵二 (2 乙基己基 ) 磷酸酯 ([N2222][HDEHP]), 四乙基铵 2 乙基己基膦酸单 2 乙基己基酯 ([N2222][HEHEHP]), 四丁基铵二 (2 乙基己基 ) 磷酸酯 ([N4444][HDEHP]), 四丁基铵 2 乙基己基膦酸单 2 乙基己基酯 ([N4444][HEHEHP]), 四辛基铵二 (2 乙基己基 ) 磷酸酯 ([N8888][HDEHP]), [38 39] 四辛基铵 2 乙基己基膦酸单 2 乙基己基酯 ([N8888][HEHEHP]) 结构 Fig.10 Thestructureoftask specificionicliquids[tetraethylammonium][di(2 ethylhexyl) phosphate] ([N2222][HDEHP]), [tetraethylammonium][2 ethylhexyl phosphoricacid mono(2 ethylhexyl) ester] ([N2222][HEHEHP]), [tetrabutylammonium][di(2 ethylhexyl) phosphate]([n4444][hdehp]), [tetrabutylammonium][2 ethylhexylphosphoricacid mono(2 ethylhexyl) ester]([n4444][hehehp]), [tetraoctylammonium][di(2 ethylhexyl)phosphate]([n8888][hdehp]),[tetraoctylammonium][2 ethylhexyl phosphoricacidmono(2 ethylhexyl)ester]([n8888][hehehp]) [38 39] 5 结论和展望近年来, 设计对特定金属离子具有萃取能力的功能性离子液体用于金属的萃取分离成为离子液体在萃取领域的一个研究热点从现有文献报道中可以看出, 相对于传统萃取剂, 功能性离子液体对特定金属离子表现出更高的萃取能力和更优越的选择性, 加之对环境友好的特性, 功能性离子液体在金属萃

8 740 应用化学第 32 卷取领域上有广泛的应用前景但是, 目前功能性离子液体萃取金属离子机理研究尚处于初级阶段, 对于某些金属分配机制尚不能完整解释, 特别一些工程亟需的动力学参数较少因此, 需要更多的热力学机理和动力学机理研究为功能性离子液体的工业化应用提供更全面的数据笔者认为, 功能性离子液体的价格也是限制其走向工业化的一个瓶颈, 在降低成本方面可以从以下 3 个方面进行研究 :1) 设计成本低廉的功能性离子液体用于金属萃取 ;2) 加强功能性离子液体循环利用方面的研究, 只有进行循环利用, 才能降低成本, 做到真正的绿色化学 ;3) 把功能性离子液体负载到树脂或者硅胶材料上, 降低其在操作过程中的损失参考文献 [1]DENGYouquan.IonicLqiuds Porperty,PreparationandApplication[M].Beijing:ChinaPetrochemicalPres,2004:1 3 (inchinese). 邓友全. 离子液体性质制备与应用 [M]. 北京 : 中国石化出版社,2004:1 3. [2]DietzM.IonicLiquidsasExtractionSolvents:WheredoWeStand?[J].SepSciTechnol,2006,41(10): [3]HanX,ArmstrongDW.IonicLiquidsinSeparations[J].AcChemRes,2007,40(11): [4]DaiS,JuYH,BarnesCE.SolventExtractionofStrontiumNitratebyaCrownetherUsingRoom temperatureionicliquids [J].DaltonTrans,1999,(8): [5]ZHANGLipeng,WANGXiaoming,YUXianjin,etal.StudyProgresonElectrodepositionofAluminumandItsAloysFrom RoomTemperatureIonicLiquids[J].ChineseHydrometal,2010,29(4): (inChinese). 张丽鹏, 王晓铭, 于先进, 等. 室温离子液体中电沉积铝及铝合金的研究进展 [J]. 湿法冶金,2010,29(4): [6]ShkrobIA,MarinTW,JensenM P.IonicLiquidBasedSeparationsofTrivalentLanthanideandActinideIons[J].Ind EngChemRes,2014,(53): [7]YOUHongxing,WANG Yongyong,WANG Xuezhu,etal.SynthesesandCatalyticApplicationsoftheTransitionMetal Complex functionalizedionicliquid[j].progchem,2013,25(10): (inChinese). 尤洪星, 王永勇, 王雪珠, 等. 过渡金属配合物功能化离子液体的合成及其在均相催化中的应用 [J]. 化学进展, 2013,25(10): [8]NakashimaK,KubotaF,MaruyamaT,etal.FeasibilityofIonicLiquidsasAlternativeSeparationMediaforIndustrial SolventExtractionProceses[J].IndEngChemRes,2005,44(12): [9]ViserAE,SwatloskiRP,ReichertW M,etal.Task specificionicliquidsfortheextractionofmetalionsfromaqueous Solutions[J].ChemCommun,2001,(1): [10]SunXQ,JiY,HuFC,etal.TheInnerSynergisticEfectofBifunctionalIonicLiquidExtractantforSolventExtraction [J].Talanta,2010,(81): [11]ZhangDL,WangW,DengYF,etal.ExtractionandRecoveryofCerium(Ⅳ)andFluorine(I)from SulfuricSolutions UsingBifunctionalIonicLiquidExtractants[J].ChemEngJ,2012,(179): [12]SUNXiaoqi,XUAimei,CHENJi,etal.ApplicationofRoom TemperatureIonicLiquid BasedExtractionforMetalIons [J].ChineseJAnalChem,2007,35(4): (inChinese). 孙晓琦, 徐爱梅, 陈继, 等. 离子液基萃取金属离子的研究进展 [J]. 分析化学,2007,35(4): [13]LiuYH,ChenJ,LiD Q.ApplicationandPerspectiveofIonicLiquidsonRareEarthsGreenSeparation[J].SepSci Technol,2012,47: [14]SunXQ,LuoHM,DAIS.IonicLiquids BasedExtraction:APromisingStrategyfortheAdvancedNuclearFuelCycle[J]. ChemRev,2012,112(4): [15]CHENRentan,LIUZhichang,MENGXianghai,etal.AdvancesinHeavyMetalIonExtractionwithIonicLiquids[J]. ChemIndEngProg,2013,32(11): (inChinese). 陈仁坦, 刘植昌, 孟祥海, 等. 离子液体萃取重金属离子的研究进展 [J]. 化工进展,2013,32(11): [16]AlenD,BastonG,BradleyAE,etal.AnInvestigationoftheRadioChemicalStabilityofIonicLiquids[J].GrenChem, 2002,4(2): [17]OuadiA,GadenneB,HesemannP,etal.Task specificionicliquidsbearing2 HydroxybenzylamineUnits:Synthesisand Americium extractionstudies[j].chemeurj,2006,12(11): [18]OuadiA,KlimchukO,GailardC,etal.SolventExtractionofU(Ⅵ)byTaskSpecificIonicLiquidsBearingPhosphoryl Groups[J].GrenChem,2007,9(11):

9 第 7 期王威等 : 功能性离子液体在金属萃取分离中的研究进展 741 [19]LIHongyu,SHENLihong,ZHANGLe,etal.SynthesisofImidazole typetsilandextractionforuranium(Ⅵ)[j].at EnergySciTechnol,2014,48(3): (inChinese). 李宏宇, 申利红, 张乐, 等. 咪唑型功能离子液体合成及其对铀 Ⅵ 的萃取 [J]. 原子能科学技术,2014,48(3): [20]ViserAE,SwatloskiRP,ReichertW M.Task specificionicliquidsincorporatingnovelcationsforthecoordinationand ExtractionofHg 2+ andcd 2+ :Synthesis,Characterization,andExtractionStudies[J].EnvironSciTechnol,2002,36(11): [21]KogelnigD,StojanovicA,GalanskiM,etal.GreenerSynthesisofNewAmmonium IonicLiquidsandTheirPotentialas ExtractingAgents[J].TetrahedronLet,2008,49(17): [22]EgorovV M,DjigailoD I,MomotenkoD S,etal.Task specificionicliquidtrioctylmethylammonium Salicylateas ExtractionSolventforTransitionMetalIons[J].Talanta,2010,80: [23]LiuYH,GuoL,ZhuLL,etal.RemovalofCr(Ⅲ,Ⅵ)byQuaternaryAmmonium andquaternaryphosphonium Ionic LiquidsFunctionalizedSilicaMaterials[J].ChemEngJ,2010,158: [24]SunXQ,JiY,ZhangL,etal.SeparationofCobaltandNickelUsingInnerSynergisticExtractionfromBifunctionalIonic LiquidExtractant(Bif ILE)[J].JHazardMater,2010,182: [25]FischerL,FaltaT,KoelenspergerG,etal.IonicLiquidsforExtractionofMetalsandMetalContainingCompoundsfrom CommunalandIndustrialWasteWater[J].WaterRes,2011,45(15): [26]XUGuangxian.RareEarths[M].2ed.Beijing:MetalurgicalIndustryPres,1995:1 3(inChinese). 徐光宪. 稀土 [M]. 第二版. 北京 : 冶金工业出版社,1995:1 3. [27]ZHAO Hengqin.TheInfluenceofMetalDopingModificationonPhotocatalysisofNano TiO 2 [J].ConservUtilMiner Resour,2007,(3):43 45(inChinese). 赵恒勤. 金属掺杂改性对纳米 TiO 2 光催化作用的影响 [J]. 矿产保护与利用,2007,(3): [28]TIANLin,BIJifu,WU Guangfeng,etal.StudiesonButadienePolymerizationbyUsingNeodymium ChlorideEthylene GlycolDimethylEtherComplexasCatalyst[J].ChineseJApplChem,2013,30(1):16 21(inChinese). 田林, 毕吉福, 吴广峰, 等. 氯化稀土乙二醇二甲醚配合物催化丁二烯聚合 [J]. 应用化学,2013,30(1): [29]ZHUTaofeng,GUOMiao,WANGSui,etal.Microwave asistedsynthesisofphosphine functionalizedionicliquidsand InvestigationonExtractionofRareEarthIons[J].ChineseJApplChem,2014,31(5): (inChinese). 朱涛峰, 郭苗, 王邃, 等. 微波辅助合成有机膦功能化离子液体及对稀土离子的萃取 [J]. 应用化学,2014,31(5): [30]SunX,JiY,LiuY,etal.AnEngineering purposepreparationstrategyforammonium typeionicliquidwithhighpurity [J].AIChEJ,2010,56: [31]WangW,YangH,CuiH,etal.ApplicationofBifunctionalIonicLiquidExtractants[A336][CA 12]and[A336][CA 100]totheLanthanumExtractionandSeparationfromRareEarthsintheChlorideMedium[J].IndEngChemRes,2011, 50(12): [32]YangH,WangW,CuiH,etal.ExtractionMechanismofRareEarthswithBifuncionalIonicLiquids(Bif ILs)[A336] [CA 12]/[A336][CA 100]inNitricAcidMedium[J].ChineseJAnalChem,2011,39(10): [33]YangH,WangW,CuiH,etal.RecoveryofRareEarthElementsfrom SimulatedFluorescentPowderUsingBifunctional IonicLiquidExtractant(Bif ILEs)[A336][P204]/[A336][P507][J].JChemTechnolBiotechnol,2012,87: [34]LiuY,ZhuL,SunX,etal.TowardgGreenersSeparationsofRareEarths:BifunctionalIonicLiquidExtractantsinBiodiesel [J].AIChEJ,2010,56(9): [35]WangW,YuL,XuA,etal.SolventExtractionofYtriumbyTask specificionicliquidsbearingcarboxylicgroup[j]. ChineseJChemEng,2012,20(1): [36]YangH L,ChenJ,ZhangD,etal.KineticsofCerium(Ⅳ) andfluorideextractionfrom SulfuricSolutionsUsing BifunctionalIonicLiquidExtractant(Bif ILE)[A336][P204][J].TransNonferousMetSocChina,2014,(24): [37]YangHL,ChenJ,WangW.ExtractionKineticsofLanthanuminChlorideMediumbyBifunctionalIonicLiquid[A336] [CA 12]UsingaConstantInterfacialCelwithLaminarFlow[J].ChineseJChemEngine,2014,22: [38]SunX Q,WatersK E.TheAdjustableSynergisticEfectsBetweenAcidBaseCouplingBifunctionalIonicLiquid ExtractantsforRareEarthSeparation[J].AIChEJ,2014,36(11): [39]SunXQ,Chi LinhD,LuoHM,etal.TheOptimizationofanIonicLiquid basedtalspeak likeprocesforrareearthi onsseparation[j].chemengj,2014,239:

10 742 应用化学第 32 卷 ResearchProgresofTask specificionicliquids UsedinMetalIonsExtraction WANGWei a,b,chenji c,liuhongzhao a,b,yanghualing d, CAOYaohu a,b,gaozhaoguo a,b,zhangbo a,b ( a ZhengzhouInstituteofMultipurposeUtilizationofMineralResources,CAGS,Zhengzhou450006; b ComprehensiveUtilizationKeyLaboratoryofGoldResourceinHe nanprovince,zhengzhou450006,china; c ChangchunInstituteofAppliedChemistry,ChineseAcademyofSciences,Changchun130022,China; d SchoolofChemistryandChemicalEnginering,NantongUniversity,NantongJiangsu226019,China) Abstract Inrecentyears,theresearchofionicliquidsintheextractionofmetalshasatractedwidespread atentionandmainlyfocusesontwoaspects,oneishydrophobicionicliquidsas green solventforthe extractionofmetalions;thesecondistask specificionicliquidwithfunctionalgroupasextractantformetal ionextraction.thelateristhehot topicareacurently.thispaperreviewedtheresearchabouttask specific ionicliquidextractionandseparationofradioactivemetals,heavymetalsandrareearthmetalsetc.inrecent years,anditsfuturedevelopmentwasprospected. Keywords task specificionicliquids;extraction;metalions Received ;Revised ;Accepted SupportedbyChinaGeologicalSurveyProject(No.[2013] ),theNationalNaturalScienceFoundationofChina(No ), theopensubjectofstatekeylaboratoryofrareearthresourceutilization(no.reru ) Corespondingauthor:;Tel/Fax: ;E mail:wangwei4034@163.com;researchinterests:comprehensiveutilizationofmetalic oreresources

第期牛文翰等模板辅助合成氮掺杂的多孔碳基氧还原电催化剂的研究进展!"#$ %&' ' () * +,,,,,,( ,( - -, ( '+, , -,,, +, ',,. /, ',,+, " $ 2 * ' /+ / / / (+ 5 (/(

第期牛文翰等模板辅助合成氮掺杂的多孔碳基氧还原电催化剂的研究进展!#$ %&' ' () * +,,,,,,( *,( - -, ( '+, *, -,,, +, ',,. /, ',,+, $ 2 * ' /+ / / / (+ 5 (/( 第 # 卷第 # 期 # 年月 =2>3(8 &27& "432"? @543A B 1%&# &&&( %&# 8-*%&&# & - % # CD%1/)* / % # # & # 9&,%&# " &%&./01 &-. # 9& ; ##&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& ( -& ; # #; ; & &&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& 9CC1/)*