CN108620024A - 一种n-长链烷基咪唑离子液体修饰硅胶吸附材料的制备及吸附应用 - Google Patents

一种n-长链烷基咪唑离子液体修饰硅胶吸附材料的制备及吸附应用 Download PDF

Info

Publication number
CN108620024A
CN108620024A CN201711378743.2A CN201711378743A CN108620024A CN 108620024 A CN108620024 A CN 108620024A CN 201711378743 A CN201711378743 A CN 201711378743A CN 108620024 A CN108620024 A CN 108620024A
Authority
CN
China
Prior art keywords
silica gel
liquid modified
ionic liquid
chain alkyl
modified silica
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201711378743.2A
Other languages
English (en)
Inventor
李英
王天喜
武朋飞
汤波
姜小莹
娄慧慧
刘露
荆瑞俊
范顺利
王键吉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Henan Institute of Science and Technology
Original Assignee
Henan Institute of Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Henan Institute of Science and Technology filed Critical Henan Institute of Science and Technology
Priority to CN201711378743.2A priority Critical patent/CN108620024A/zh
Publication of CN108620024A publication Critical patent/CN108620024A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/22—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising organic material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/02—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
    • B01J20/10—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising silica or silicate
    • B01J20/103—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising silica or silicate comprising silica
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/28—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption
    • C02F1/288—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption using composite sorbents, e.g. coated, impregnated, multi-layered
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07F—ACYCLIC, CARBOCYCLIC OR HETEROCYCLIC COMPOUNDS CONTAINING ELEMENTS OTHER THAN CARBON, HYDROGEN, HALOGEN, OXYGEN, NITROGEN, SULFUR, SELENIUM OR TELLURIUM
    • C07F7/00—Compounds containing elements of Groups 4 or 14 of the Periodic System
    • C07F7/02—Silicon compounds
    • C07F7/08—Compounds having one or more C—Si linkages
    • C07F7/0834—Compounds having one or more O-Si linkage
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07F—ACYCLIC, CARBOCYCLIC OR HETEROCYCLIC COMPOUNDS CONTAINING ELEMENTS OTHER THAN CARBON, HYDROGEN, HALOGEN, OXYGEN, NITROGEN, SULFUR, SELENIUM OR TELLURIUM
    • C07F7/00—Compounds containing elements of Groups 4 or 14 of the Periodic System
    • C07F7/02—Silicon compounds
    • C07F7/08—Compounds having one or more C—Si linkages
    • C07F7/0834—Compounds having one or more O-Si linkage
    • C07F7/0836—Compounds with one or more Si-OH or Si-O-metal linkage
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2101/00—Nature of the contaminant
    • C02F2101/30—Organic compounds
    • C02F2101/32—Hydrocarbons, e.g. oil
    • C02F2101/327—Polyaromatic Hydrocarbons [PAH's]

Abstract

本发明公开了一种N‑长链烷基咪唑离子液体修饰硅胶吸附材料的制备及吸附应用。N‑长链烷基咪唑离子液体具有较高的反应活性，可以通过化学键合法通过一步反应将离子液体固定于表面多孔的硅胶材料表面，具有合成步骤少，操作简单的优点，而且化学键合作用保证了离子液体在硅胶表面的固着，可多次反复使用的优点，表明本发明制备的N‑长链烷基咪唑离子液体修饰硅胶吸附材料具有较强的吸附能力，在环境污染物的吸附去除方面存在巨大的应用前景。

Description

一种N-长链烷基咪唑离子液体修饰硅胶吸附材料的制备及吸 附应用
技术领域
本发明涉及新材料，具体涉及离子液体修饰硅胶吸附材料的制备及修饰硅胶材料在吸附 多环芳烃中的应用。
背景技术
离子液体(Ionic Liquids)，又称室温离子液体，是一类在室温或接近室温下呈现出液态 的完全由离子构成的物质体系。由于离子液体所具有的化学稳定性好，热稳定性高，几乎不 可测量的蒸汽压，溶解能力强等特点，已经在电化学、有机合成、催化、分离等领域被广泛 的应用。同时离子液体的“结构可设计性”这一特点可以根据其性质，用途对离子液体的阳， 阴离子进行有目的的选择，从而得到特定功能的离子液体修饰材料。硅胶材料由于其较大的 比表面积和较强的吸附能力而常被用作有效的吸附材料，而其缺点是吸附大多为非特异性吸 附，因此改性的或官能团修饰的硅胶吸附材料表现出选择性吸附的特点。本发明选择高反应 活性的硅氧烷基离子液体修饰硅胶材料，具有反应步骤少，操作简单的优点，而且通过对多 环芳烃的吸附实验，标明离子液体修饰的硅胶材料具有较强的吸附能力，具有应用于环境样 品中多环芳烃等污染物的吸附去除应用。
发明内容
为了解决现有技术的不足，本发明提出了一种N-长链烷基咪唑离子液体修饰硅胶吸附材 料的制备方法及修饰硅胶材料在吸附水中多环芳烃的应用。
本发明的技术方案是：N-长链烷基咪唑离子液体修饰硅胶材料的合成方法，包括以下步 骤：步骤一：称取10g活化硅胶于超声作用下分散于250mL二氯甲烷，加入55.6mmolN-长 链烷基咪唑离子液体的二氯甲烷溶液，于氮气保护下机械搅拌反应36h。步骤二：反应完成 后，高速离心分离硅胶材料与反应溶液，回收N-长链烷基咪唑离子液体修饰的硅胶吸附材料， 该硅胶材料用依次用有机溶剂洗涤以去除沾附的离子液体，得到制备好的N-长链烷基咪唑离 子液体修饰的硅胶吸附材料。步骤三：将该离子液体修饰硅胶吸附材料置于真空干燥箱中干 燥24小时后，保存备用。步骤四：称取0.5g制备好的离子液体修饰的硅胶吸附材料装填于 3mL的SPE固相萃取空柱管中，制备成固相萃取小柱，待吸附试验用。
本发明的进一步改进包括：使用的N-长链烷基咪唑离子液体的结构通式如下:
其咪唑环1位氮原子上的长链烷基为碳数是6-18的偶数饱和烷基，其阴离子X-分别 为卤素离子，四氟硼酸阴离子和六氟磷酸阴离子，但不限于上述离子液体。
本发明的另一目的在于提供一种按照上述方法制得的N-长链烷基咪唑离子液体修饰硅 胶材料，其结构式如下
其中，n＝6,8,10……18,X-＝Cl-,Br-,BF4 -,PF6 -。
本发明进一步提供了N-长链烷基咪唑离子液体在制备吸附材料中的应用。
N-长链烷基咪唑离子液体修饰硅胶材料在吸附多环芳烃中的应用。
上述应用，具体吸附方法为：取离子液体修饰硅胶吸附材料制得的固相萃取小柱，加入 10mL甲醇活化柱子，以1mL min-1流速上样100mL水样，水样中微量多环芳烃吸附于小柱上， 少量去离子水冲洗柱子后，用20mL乙腈洗脱吸附的多环芳烃，洗脱液经旋转蒸发浓缩后，用 高效液相色谱-荧光检测器测定。
本发明公开的N-长链烷基咪唑离子液体修饰硅胶吸附材料的方法，合成了一类具有硅氧 烷基的N-长链烷基咪唑离子液体具有较高的反应活性，可以通过化学键合法一步反应将离子 液体化学键合到硅胶吸附材料表面，具有合成步骤少，操作简单的优点，而且化学键合作用 保证了离子液体在硅胶吸附材料表面的固着，具有可多次重复使用的优点。通过对环境污染 物多环芳烃的吸附对比实验，表明本发明制备的N-长链烷基咪唑离子液体修饰硅胶吸附材料 具有较强的吸附能力，环境污染物的吸附去除材料方面存在巨大的应用前景。
附图说明
图1是本发明合成离子液体修饰硅胶吸附材料的红外光谱图。
图2是本发明合成离子液体修饰硅胶吸附材料的热重分析图。
图3是本发明合成离子液体修饰硅胶吸附材料的等温吸附脱附曲线图。
表1是本发明离子液体修饰硅胶吸附材料对多环芳烃的吸附效果数据。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做详细说明。
实施例1
N-十六烷基咪唑溴盐离子液体修饰硅胶吸附材料的合成
称取10g活化硅胶于超声作用下分散于250mL二氯甲烷，加入55.6mmolN-十六烷基咪唑 溴盐离子液体的二氯甲烷溶液，于氮气保护下机械搅拌反应36h。反应完成后，高速离心分 离硅胶材料与反应溶液，回收N-十六烷基咪唑溴盐离子液体修饰的硅胶吸附材料，该硅胶材 料用依次用二氯甲烷，乙腈各洗涤3次以去除沾附的离子液体，得到制备好的N-十六烷基咪 唑溴盐离子液体修饰的硅胶吸附材料。该离子液体修饰硅胶吸附材料于真空干燥箱中干燥24 小时后，保存备用。称取上面0.5g制备好的N-十六烷基咪唑溴盐离子液体修饰的硅胶吸附 材料装填于3mL的SPE固相萃取空柱管中，制备成SPE小柱，待吸附试验用。制得的N-十 六烷基咪唑溴盐离子液体修饰硅胶吸附材料的红外光谱,热重分析及比表面积分析结果见图 1-3。
实施例2
N-十六烷基咪唑溴盐离子液体修饰硅胶吸附材料的吸附实验
本吸附实验以10种多环芳烃为吸附对象，取离子液体修饰硅胶吸附材料SPE小柱，加 入10mL甲醇活化柱子，以1mL min-1流速上样100mL水样，水样中微量多环芳烃吸附于小柱 上，少量去离子水冲洗柱子后，用20mL乙腈洗脱吸附的多环芳烃，洗脱液经旋转蒸发浓缩至 1mL，此溶液用高效液相色谱-荧光检测器测定多环芳烃的吸附率，同时与未加修饰硅胶对多 环芳烃的吸附效果做对比(见表1)。
实施例3
一种以1-十六烷基-3-三乙氧基丙基硅烷咪唑溴盐离子液体为原材料，合成了N-十六烷 基咪唑溴盐离子液体修饰硅胶吸附材料，其结构式如下：
实施例4
N-十六烷基咪唑四氟硼酸盐离子液体修饰硅胶吸附材料的合成
称取10g活化硅胶于超声作用下分散于250mL二氯甲烷，加入50mL N-十六烷基咪唑溴 四氟硼酸盐离子液体的二氯甲烷溶液，于氮气保护下机械搅拌反应36h。反应完成后，高速 离心分离硅胶材料与反应溶液，回收N-十六烷基咪唑溴四氟硼酸盐离子液体修饰的硅胶吸附 材料，该硅胶材料用分别用二氯甲烷，乙腈洗涤3次以去除沾附的离子液体，得到制备好的 N-十六烷基咪唑溴四氟硼酸盐离子液体修饰的硅胶吸附材料。该离子液体修饰硅胶吸附材料 于真空干燥箱中干燥24小时后，保存备用。称取上面0.5g制备好的N-十六烷基咪唑溴四 氟硼酸盐离子液体修饰的硅胶吸附材料装填于3mL的SPE固相萃取空柱管中，制备成SPE 小柱，待吸附试验用。
实施例5
N-己基咪唑溴盐离子液体修饰硅胶吸附材料的制备见实施例1，N-己基咪唑溴盐离子液 体修饰硅胶吸附材料的吸附实验见实施例3，N-己基咪唑溴盐离子液体修饰硅胶吸附材料的 吸附效果见表1。
实施例6
N-己基咪唑四氟硼酸盐离子液体及N-己基咪唑六氟磷酸盐离子液体修饰硅胶吸附材料 的制备见实施例2，N-己基咪唑溴盐离子液体修饰硅胶吸附材料的吸附实验见实施例3，N- 己基咪唑溴盐离子液体修饰硅胶吸附材料的吸附效果见表1。
实施例7
N-十八烷基咪唑溴盐离子液体修饰磁性吸附材料的制备见实施例1，N-十八烷基咪唑溴 盐离子液体修饰硅胶吸附材料的吸附实验见实施例3，N-十八烷基咪唑溴盐离子液体修饰硅 胶吸附材料的吸附效果见表1。
实施例8
N-十八烷基咪唑四氟硼酸盐离子液体及N-十八烷基咪唑六氟磷酸盐离子液体修饰硅胶 吸附材料的制备见实施例2，N-十八烷基咪唑溴盐离子液体修饰硅胶吸附材料的吸附实验见 实施例3，N-十八烷基咪唑溴盐离子液体修饰硅胶吸附材料的吸附效果见表1。
本发明具有合成过程简单，反应时间短，合成烷基链长，易于提纯，吸附性能好等优点。
本发明所述离子液体为
其制备方法为：十六烷基咪唑溴盐离子液体的制备方法，包括以下步骤：步骤一：将溶 有长链烷基溴代烷烃的已痕量除水的二氯甲烷溶液倒入一口接入双排管的三颈烧瓶中，在无 水无氧技术下，油浴加热，冷凝回流；步骤二：待温度稳定后，加入与溴代烷烃摩尔比为1： 1.5的硅烷化试剂，密封反应24h；步骤三：将反应结束的得到浅黄色混合溶液，用旋转蒸发 仪将溶剂去除；步骤四：用无水乙醚做溶剂，用冷凝重结晶的方法将多余的溴代烷烃去除， 得到较为纯净的离子液体。
表1 离子液体修饰硅胶吸附材料对多环芳烃的吸附回收率
碳六离子液体修饰硅胶
碳十六离子液体修饰硅胶
碳十八离子液体修饰硅胶
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应 该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原 理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进 都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (6)

1.一种N-长链烷基咪唑离子液体修饰硅胶吸附材料的合成方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：称取活化硅胶于超声作用下分散于二氯甲烷，加入N-长链烷基咪唑离子液体的二氯甲烷溶液，于氮气保护下机械搅拌反应。
步骤二：反应完成后，高速离心分离硅胶材料与反应溶液，回收N-长链烷基咪唑离子液体修饰的硅胶吸附材料，该硅胶材料用依次用有机溶剂洗涤以去除沾附的离子液体，得到制备好的N-长链烷基咪唑离子液体修饰的硅胶吸附材料。
步骤三：将该离子液体修饰的硅胶吸附材料置于真空干燥箱中干燥24小时后，保存备用；
步骤四：制备好的离子液体修饰的硅胶吸附材料装填SPE固相萃取空柱管中，制备成SPE小柱，待吸附试验用。
2.根据权利要求1所述的一种N-长链烷基咪唑离子液体修饰硅胶吸附材料的合成方法，其特征在于，使用的N-长链烷基咪唑离子液体的结构通式如下:
其咪唑环1位氮原子上的长链烷基为碳数是6-18间的偶数饱和烷基，其阴离子X-分别为卤素离子，四氟硼酸阴离子或六氟磷酸阴离子。
3.N-长链烷基咪唑离子液体修饰硅胶吸附材料，其特征在于，按照权利要求1或2所述的方法制得，其结构式如下其中，n＝6,8,10……18,X-＝Cl-,Br-,BF4 -,PF6 -。
4.N-长链烷基咪唑离子液体在制备吸附材料中的应用。
5.N-长链烷基咪唑离子液体修饰硅胶吸附材料在吸附多环芳烃中的应用。
6.根据权利要求5所述的应用，其特征在于，具体吸附方法为：取离子液体修饰硅胶吸附材料制得的SPE小柱，用甲醇活化柱子，上样100mL水样，水样中微量多环芳烃吸附于小柱上，少量去离子水冲洗柱子后，用有机溶剂洗脱吸附的多环芳烃，洗脱液经旋转蒸发浓缩后，用高效液相色谱-荧光检测器测定。
CN201711378743.2A 2017-12-19 2017-12-19 一种n-长链烷基咪唑离子液体修饰硅胶吸附材料的制备及吸附应用 Pending CN108620024A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711378743.2A CN108620024A (zh) 2017-12-19 2017-12-19 一种n-长链烷基咪唑离子液体修饰硅胶吸附材料的制备及吸附应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711378743.2A CN108620024A (zh) 2017-12-19 2017-12-19 一种n-长链烷基咪唑离子液体修饰硅胶吸附材料的制备及吸附应用

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN108620024A true CN108620024A (zh) 2018-10-09

Family

ID=63705925

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201711378743.2A Pending CN108620024A (zh) 2017-12-19 2017-12-19 一种n-长链烷基咪唑离子液体修饰硅胶吸附材料的制备及吸附应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108620024A (zh)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102580471A (zh) * 2012-02-28 2012-07-18 中国矿业大学 嫁接季膦型离子液体的制备方法
CN103551133A (zh) * 2013-11-08 2014-02-05 河南工业大学 一种多作用力混合模式键合硅胶固定相及其制备方法与应用
CN104383884A (zh) * 2014-12-10 2015-03-04 河南师范大学 一种萘甲基咪唑修饰硅胶吸附剂及其制备方法和应用
CN104587989A (zh) * 2014-12-10 2015-05-06 河南师范大学 一种十二烷基-苄基咪唑键合硅胶固相萃取剂及其制备方法和应用

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102580471A (zh) * 2012-02-28 2012-07-18 中国矿业大学 嫁接季膦型离子液体的制备方法
CN103551133A (zh) * 2013-11-08 2014-02-05 河南工业大学 一种多作用力混合模式键合硅胶固定相及其制备方法与应用
CN104383884A (zh) * 2014-12-10 2015-03-04 河南师范大学 一种萘甲基咪唑修饰硅胶吸附剂及其制备方法和应用
CN104587989A (zh) * 2014-12-10 2015-05-06 河南师范大学 一种十二烷基-苄基咪唑键合硅胶固相萃取剂及其制备方法和应用

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
RUIJUAN DUAN ET AL.: ""Preparation and Characterization of Magnetic Nanoparticles Modified by Ionic Liquid HDTIMBr"", 《河南省化学会2016年学术年会论文摘要集》 *
杨显万等: "《湿法冶金第2版》", 31 December 2011, 冶金工业出版社 *
王雪源: ""咪唑类离子液体键合硅胶的合成及其对2,4-二硝基酚的吸附性能研究"", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技I辑》 *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Matsumoto et al. Surface functionalization and stabilization of mesoporous silica spheres by silanization and their adsorption characteristics
CN101864021B (zh) 一种纳米硅胶表面天麻素分子印迹聚合物的制备方法
CN101623564B (zh) 金属离子印迹固相萃取小柱及其制备和应用
Bu et al. An organically modified silica aerogel for online in-tube solid-phase microextraction
CN104028007B (zh) 一种咪唑离子液体毛细管整体柱及其制备和应用
CN102513064A (zh) 一种离子液体键合硅胶吸附剂的制备方法及其应用
CN101234337A (zh) 硅胶基质色谱填料
CN101234339A (zh) 硅胶基质化学键合相填料
CN106268700A (zh) 一种提高金属有机骨架材料二氧化碳吸附的方法
CN103551131A (zh) 一种基于mil-101吸附剂的聚丙烯膜微固相萃取包的制备方法
CN101530782B (zh) 液相色谱填料及其合成方法
CN105498694A (zh) 一种温敏聚合物包裹的金属有机骨架磁性材料及其应用
CN101038249A (zh) 测量有机溶剂挥发气在离子液体中吸收量的方法和装置
CN103611501A (zh) 一种基于zif-8吸附剂的聚丙烯膜微固相萃取包的制备方法
CN104258828A (zh) 一种二氧化碳吸附剂及其制备方法
CN103357390A (zh) 多层结构键合硅胶液相色谱填料及其合成方法
Zhang et al. Synthesis of ionic liquid-SBA-15 composite materials and their application for SO2 capture from flue gas
Dong et al. A surface molecularly imprinted polymer as chiral stationary phase for chiral separation of 1, 1′‐binaphthalene‐2‐naphthol racemates
CN103949227B (zh) 一种外表面亲水性杂化复合固相萃取吸附剂的制备方法
CN104788602A (zh) 苯硼酸修饰的共价亲和超高交联树脂及其制备方法与应用
CN103193898B (zh) L-苯丙氨酸衍生β-环糊精键合硅胶的合成及其对丙氨酸对映体的分离应用
CN104353441B (zh) 一种用于富集水体中超痕量甲基汞的离子印迹材料
CN108620024A (zh) 一种n-长链烷基咪唑离子液体修饰硅胶吸附材料的制备及吸附应用
CN103613555B (zh) 多孔铟-有机框架吸附分离材料及其制备和应用
CN104208905A (zh) 一种负载银离子的固相萃取小柱及其制备和应用

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination