含离子液体的可调控二元萃取剂的结构、性质及萃取性能研究

Due to low consumption of reagents, high preconcentration factors and rapidity, dispersive liquid microextraction (DLME) has been paid great attention and has been widely used in environmental and food security aspects. Unfortunately, DLPME usually involved with volatile organic compounds (VOCs). So binary extractants for analytes based on ionic liquids (ILs) and task specific extractant have been proposed in this program, which can utilize the advantages of IL and task specific extractant. First, the density and hydrophilicity/hydrophobicity of task specific extractant are flexible due to the tunability of ILs. Second, IL-based binary extractants are much simpler by avoiding from the complex of design and preparation of task-specific ILs. Third, it realizes multifuctions of common ILs as solvent, extractant and precipitant. Binary extractants based on 1-alkyl-3-methyl midazolium hexafluorophosphate [Cnmim]PF6 or 1-alkyl-3-methyl imidazolium bis(trifluoromethylsulfonyl) imide [Cnmim]Tf2N and tributyl phosphate (TBP) for phenolics extraction were suggested. Microstructures, physical properties and extraction performance of binary extractants will be systematically investigated to explore the relationship of structure-property-performance. Results have been shown enrichment factor of phenol in [bmim]PF6+TBP is as high as 170, which shows the feasibility of the program. A greener, simpler, high performance and rapidity IL-DLPME will come true by this program.

环境卫生、食品安全检测中微量或痕量样品的富集处理常用的方法为分散液相微萃取（DLPME），但该方法多涉及多种挥发性有机物或富集效果不佳等问题。因此本项目提出离子液体（IL）二元萃取剂，将常规IL和常规萃取剂相结合实现对目标物的富集。所设计的二元萃取剂因IL结构和性质可调而使其不受密度、亲/疏水性的限制，应用范围广；使用常规IL避免功能化IL设计、合成等复杂步骤；IL作为分散剂、萃取剂、离心沉淀剂，实现多功能化。本项目以挥发酚为例，选择磷酸三丁酯（TBP）为常规萃取剂，系统地研究二元萃取剂的红外、拉曼光谱、密度、粘度、界面张力等性质及萃取性能，从而解释IL与常规萃取剂TBP的相互作用及离子液体二元萃取剂的萃取机理。前期研究表明[bmim]PF6+TBP二元萃取剂对苯酚的富集倍数是常规DLPME体系的近10倍。本项目的实施将使IL-DLPME真正成为绿色、简单、高效、快捷的样品前处理技术。

环境卫生、食品安全检测中微量或痕量样品的富集处理常用的方法为分散液相微萃取（DLPME），但该方法多涉及多种挥发性有机物或富集效果不佳等问题。因此本项目研究了离子液体（IL）二元萃取剂，将常规IL和常规萃取剂相结合实现对目标物的高效富集：常规离子液体1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐（[Bmim][PF6]）和特定萃取剂磷酸三丁酯（TBP）相结合，建立了超声辅助的分散液相微萃取富集苯酚、双酚A、2-萘酚、2,4-二甲酚以及邻甲酚的方法。系统地研究了萃取剂种类、用量、pH值、超声水浴温度及离子强度等因素对富集效果的影响，得到微萃取的最佳实验条件。结果表明，较少的萃取剂用量(30μL [Bmim][PF6]+30μL TBP)、较低的超声水浴温度(0°C)及无盐效应和pH值影响的条件下，富集效果可以分别达到最佳值128、164.5、155.5、147.8、135.9。同时，利用红外光谱对二元萃取剂富集酚类物质的机理进行了分析探讨，发现二元萃取剂对酚类的高效富集与TBP中P=O和酚类中-OH之间的相互作用有密切关系。同时，系统地研究二元萃取剂体系及二元萃取剂与水三元体系的密度、界面张力等性质，并从分子间力、分子结构等角度对齐变化规律分析。测定了[Bmim]PF6 + TBP, [Bmim]PF6 + DMC, [Bmim]BF4 + TBP and [Bmim]Tf2N + TBP二元体系在全部浓度范围内、293.15 - 323.15K温度条件下的密度和界面张力等性质，并由密度和界面张力数据计算以上二元体系的热膨胀系数(α_p)、过量摩尔体积(V_m^E)、摩尔蒸发焓(△_l^g H_m^o)以及溶解度参数〖(δ〗_H)等。而且，将二元体系的体积性质与二元萃取剂的萃取效果相关联，发现二元萃取剂的俯角效果与二元体系的热膨胀系数、过量摩尔体积等性质有密切关联。过量摩尔体积负值越大，该体系对苯酚的富集倍数越高。该研究结论为萃取富集过程中萃取剂的选择提供了一个依据。以上研究为微萃取性能研究提供理论基础，从而为样品前处理技术提供绿色、简单、高效、快捷的方法。.目前，已发表论文11篇，其中SCI论文8篇。另授权中国发明专利3项，培养硕士研究生（含在读）6名，并申请河北省自然科学基金项目1项。