联吡啶衍生物的设计，合成及其在超临界二氧化碳中萃取重金属离子效率研究

论文摘要

本研究在综合文献和络合剂结构与性能关系理论基础上,设计、合成了一系列氟代及含醚氧基的联吡啶类小分子络合剂,对其结构进行了表征。用观测法测定了它们在超临界二氧化碳中不同温度和压力下的溶解度,并用半经验模型对实验结果进行了关联,关联结果较好。同时采用原位络合法对八种负载在滤纸上的重金属离子(Cu2+、Co2+、Ni2+、Fe2+、Pb2+、Cd2+、Mn2+、Zn2+)进行了超临界二氧化碳萃取的研究。首先,以Cu2+为研究对象,探讨了超临界萃取过程中各因素（萃取温度、压力、时间、络合剂的量）对萃取率的影响,获得了最佳的萃取条件。其次,在这个最佳条件下研究了单一金属离子的萃取。结果表明,氟代络合剂的最佳萃取条件分别为333K、25MPa、60min、[Cu2+]:[络合剂] = 1:50。在没有共萃取剂的条件下萃取效果不是十分的理想,原因可能是络合剂虽然和金属离子形成了络和物,但是它们的平衡常数很小或者是它们在超临界CO2中的溶解度很低。而通过共萃取剂PFOAT的加入,萃取效率有了明显的提高,对Ni2+和Cu2+的萃取效率要高于其它金属离子。最后进行了混合金属离子的萃取,Ni2+和Cu2+的萃取效率仍然是最高的,说明了氟代络合剂对Ni2+和Cu2+的萃取具有一定的选择性。醚氧基修饰的联吡啶衍生物络合剂的最佳萃取条件分别为313K、25MPa、90min、[Cu2+]:[络合剂] =1:10,对金属离子的萃取情况与氟代络合剂相似,在没有加入共萃取剂PFOAT的体系中,萃取效率较低。加入共萃取剂后,萃取效率有所增加。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1 超临界流体的概念及特性
• 1.1 超临界流体概述
• 1.2 超临界二氧化碳的物理化学性质
• 1.2.1 二氧化碳的电子结构
• 1.2.2 密度
• 1.2.3 扩散系数和黏度
• 1.2.4 极性
• 1.2.5 表面张力
• 1.3 物质在超临界二氧化碳中的溶解度
• 1.3.1 动态法
• 1.3.2 静态法
• 1.4 溶解度的关联与计算
• 2 超临界二氧化碳萃取
• 2.1 超临界二氧化碳萃取的特点
• 2.2 超临界二氧化碳萃取技术的应用
• 2.2.1 食品工业中的应用
• 2.2.2 中草药开发中的应用
• 2.2.3 环境污染治理中的应用
• 3 超临界二氧化碳萃取重金属离子的研究
• 3.1 超临界二氧化碳微乳液概述
• 3.1.1 超临界二氧化碳微乳液的概念和特点
• 3.1.2 超临界二氧化碳微乳液中的表面活性剂
• 3.2 超临界二氧化碳络合萃取概述
• 3.2.1 超临界二氧化碳络合萃取概念
• 3.2.2 超临界二氧化碳络合萃取重金属离子的基本原理
• 3.2.3 超临界二氧化碳络合萃取重金属离子的方法
• 3.2.4 超临界二氧化碳络合萃取重金属离子的络合剂
• 3.2.4.1 二乙基二硫代氨基甲酸盐类络合剂
• 3.2.4.2 β—二酮类络合剂
• 3.2.4.3 有机膦类络合剂
• 3.2.4.4 冠醚类络合剂
• 3.2.5 超临界络合萃取的影响因素
• 3.2.5.1 萃取压力的影响
• 3.2.5.2 萃取温度的影响
• 3.2.5.3 络合剂量的影响
• 3.2.5.4 表面活性剂的影响
• 3.2.5.5 基质的影响
• 3.2.5.6 基质修饰剂的影响
• 3.2.5.7 其它因素的影响
• 4 课题导出
• 第2章 2,2’-联吡啶和4,4’-二甲基-2,2’-联吡啶在超临界二氧化碳中的溶解度
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 实验药品
• 2.2.2 实验仪器
• 2.2.3 溶解度测试
• 2.3 结果与讨论
• 2.4 本章小结
• 第3章 含氟络合剂的合成，溶解度测试及萃取金属离子的研究
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 实验药品
• 3.2.2 实验仪器
• 3.2.3 络合剂的合成
• 3.3 溶解度测试
• 3.3.1 测试过程
• 3.3.2 结果与讨论
• 3.4 金属离子萃取
• 3.4.1 萃取过程
• 3.4.2 影响因素
• 3.4.3 无共萃取剂的单一金属离子的萃取
• 3.4.4 含共萃取剂的单一金属离子的萃取
• 3.4.5 混合金属离子的萃取
• 3.5 本章小结
• 第4章 非氟络合剂的合成，溶解度测试及萃取金属离子的研究
• 4.1 引言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 实验药品
• 4.2.2 实验仪器
• 4.2.3 络合剂的合成
• 4.3 溶解度测试
• 4.3.1 测试过程
• 4.3.2 结果与讨论
• 4.4 金属离子萃取
• 4.4.1 萃取过程
• 4.4.2 影响因素
• 4.4.3 单一金属离子的萃取
• 4.4.4 混合金属离子的萃取
• 4.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 附录 A（攻读学位期间所发表的学术论文目录）
• 附录 B（Bpy 和 DMBP 在超临界二氧化碳中的溶解度数据）
• c 在超临界二氧化碳中的溶解度数据）'>附录 C（氟代络合剂a^c在超临界二氧化碳中的溶解度数据）
• c 在超临界二氧化碳中的溶解度数据）'>附录 D（非氟络合剂a^c在超临界二氧化碳中的溶解度数据）