论文部分内容阅读
近年来,离子液体由于其独特的物理化学性能,如低蒸汽压、高极性及较宽的液态温度范围等,被认为是一类潜在的"绿色"溶剂,其在合成、分析、分离、催化及能源利用等领域得到了研究工作者的重视。然而,随着研究工作的深入,离子液体未来工业化过程中可能给环境带来压力等问题被提出。部分离子液体也体现出"非绿色"的性质,例如,某些离子液体具有挥发性、可燃性、有毒且对环境有负面的影响。因此,一旦离子液体广泛地应用于工业化,离子液体的规模生产与应用将面临对无法回收的、含离子液体的废水、废液进行深度处理的问题。本文尝试采用消解方法处理低浓度离子液体,期望为处理含离子液体的废液提供一种可能的解决途径,以降低离子液体对环境及生态的潜在危害。
本论文首次对超声辅助双氧水-乙酸体系中1,3-二烷基咪唑离子液体的高效氧化消解进行了研究。对于浓度为2.5mM的1,3-二烷基咪唑离子液体,在50℃下,12小时内消解率超过93%,72小时后消解率可达99%。同时,离子液体中阴离子(Cl<->,Br<->,BF<,4><->以及PF<,6><->)及烷基取代基碳链的长度对1,3-二烷基咪唑离子液体阳离子的消解没有影响。
利用红外光谱、气质联用仪等对消解产物组成进行实时分析,根据消解过程产物的组成与分布,首次提出1,3-二烷基咪唑型离子液体的三步消解机理:
第一步:离子液体阳离子咪唑环上2,4,5位的氢原子首先被氧化,得到环氧化产物(a)(式1);
第二步:原咪唑环上碳氮键发生选择性断裂(N1-C5或N3-C4)而导致开环,在开环的同时,烷基取代基脱离,得到烷基氧化物(b)及开环降解中间产物(c)(式2);
第三步,上述N1--C5或N3--C4中未断裂的C--N键发生断裂且中间产物被进一步深度氧化或与体系中的化合物反应。最终消解产物为无毒性的有机酸(d)及缩二脲(e),其中缩二脲常见用于塑料工业(式3)。