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疏水低共熔溶剂萃取金属离子研究进展

2021-09-02张鹤鹏陈金清

有色金属科学与工程 2021年4期

张鹤鹏, 陈金清

(江西理工大学材料冶金化学学部,江西 赣州341000)

2003 年 Abbott 等发现氯化胆碱(熔点=302 ℃)与尿素(熔点=133 ℃)2∶1(摩尔比,下同)的混合物在室温下为液体且具有独特的溶剂性质,将这种室温液体混合物称为低共熔溶剂(deep eutectic solvent,DES)[1]。DES 可以定义为2 种或2 种以上纯化合物(即,氢键受体和氢键供体)形成的混合物,通过混合熵、范德华相互作用和氢键作用使其熔点远低于单个组分的熔点的室温液体[2-3]。 DES 具有与离子液体相似的理化性质,例如蒸气压低、液体范围宽、导电性、增溶性好等[4-5]。 通过改变混合物的组成、比例和含水量可以对DES 的理化性质进行调整,在催化、燃油脱硫、药物释放、活性物质的提取、有机合成、金属氧化物的浸出与金属电沉积等领域具有广泛应用[6-10]。 例如,Tran 等利用DES 能溶解氧化物的特性,将氯化胆碱与乙二醇组成DES 用于废弃锂离子正极材料的浸出[11]。Hammond等利用DES 具有催化功能的特性,使用氯化胆碱与尿素组成的DES 催化合成纳米二氧化铈[12]。

氯化胆碱和尿素是报道最早的DES, 也是近年来研究最多的一种DES[13]。后续在此基础上又开发了由氯化胆碱、甜菜碱、四烷基季铵(膦)盐等为氢键受体(Hydrogen Bond Acceptor,HBA),由醇、酸和酰胺为 HBD 组成的 DES[14]。 早期报道的DES,由于起始组分亲水且内部氢键的增溶作用,可与水混溶,只能应用于非水介质且难以循环[15]。2015 年,Van Osch 等以季铵盐为HBA,癸酸为HBD 设计了一类DES,其在水中的溶解度可以低至11 mg/g[16]。 疏水DES 的引入扩展了DES 运用范围,在萃取分离的各个领域获得了广泛关注[17-19]。疏水DES 对金属离子的萃取于2016 年首次报道。……

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