Page 181 - 《精细化工》2021年第3期

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第 3 期 刘 娟，等: 双硫腙-Bmim[PF 6 ]对水中 Pb 的萃取分离性能初探 ·601·

大量含有重金属离子的废水不达标排放问题伴 捷化学有限公司。
随着工业发展 [1-3] 。重金属离子由于毒性大、不易降 TU-1810 型紫外-可见分光光度计，北京普析通
解，对环境的影响具有长期性和累积性等特点会破 用仪器有限公司；HQ40d 便携式 pH 计，哈希水质
坏生态系统、危害人类安全与健康 [4-6] 。其中，Pb 2+ 分析仪器有限公司；H1650 型离心机，湖南湘仪实
会对人体神经、 造血等器官造成损害，严重影响儿 验室仪器开发有限公司；Thermo iCAPQ 型电感耦合
[7]
童智力和身体发育 。目前，从水体中有效分离、 等离子体质谱仪，美国康塔仪器公司。
富集重金属离子的研究受到关注 [8-11] ；液液萃取分 1.2 实验方法
离重金属离子具有独特的优势与处理效果 [12-13] 。然 向 50 mL 烧杯中加入 5 mL[Bmim][PF 6 ]和 20 mL
而传统溶剂萃取使用的溶剂多为有机溶剂，已造成 模拟料液，在恒温水浴条件下进行磁力搅拌以确保
环境的二次污染 [14] 。因此，采用绿色溶剂，如离子 充分混合。萃取反应 60 min，再离心分相 3 次（转
液体，代替有机溶剂对重金属离子进行萃取分离的 速 8000 r/min），每次 5 min，分相后取出下层负载
研究已受到国内外学者的关注 [15-16] 。离子液体是一 萃取体系再与反萃剂混合进行反萃。实验中金属离
种完全由阴、阳离子组成的盐，在室温下呈液态， 子的质量浓度均为 60 mg/L，且均采用去离子水配
具有不可燃性、可忽略不计的蒸汽压、高溶解度和 制溶液。
可回收等优良性质，被称为“绿色溶剂” [17-20] 。另 1.3 分析方法
外，可以通过对其阴、阳离子或官能团的修饰来制 采用二甲酚橙分光光度法测定单元离子体系中
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备功能化离子液体以实现特定任务。离子液体在有 Pb 质量浓度 [28] ，并参照式（1）和（2）计算萃取
机合成、催化反应、分离技术、电化学和分析化学 率（E）和反萃率（S）：
等方面的应用已崭露头角 [21-25] 。  0,f   1,f
E /%  ×100 （1）
对溶液的疏水性是选择离子液体的一个重要参  0,f
–
数。在影响离子液体疏水性的阴离子中，[PF 6 ] 较 S /%   0,s  V 0,s ×100 （2）
–
–
其他阴离子如[BF 4 ] 和[NTf 2 ] 更加稳定。阳离子主要  0,f  V 0,f
为咪唑类、吡啶类和季铵盐类，其中，咪唑类阳离 式中：ρ 0,f 和 ρ 1,f 分别为料液初始及萃余液中 Pb 质
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子因热稳定性好且对人体健康无害更具吸引力 [26] 。 量浓度，mg/L；ρ 0,s 表示反萃相中 Pb 质量浓度，
离子液体用于金属离子萃取分离虽不少见，但国内 mg/L；V 0,f 和 V 0,s 分别为料液相与反萃相体积，L。
对于离子液体萃取金属离子后负载相的反萃研究尚 采用“电感耦合等离子体质谱法”测定多元金
显不足。另一方面，有机萃取剂双硫腙可与溶液中 属离子体系中多种金属离子（Pb 、Cu 、Cd 、Zn 2+
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亲水性金属离子形成中性络合物，进而转移至有机 和 Ni ）的质量浓度，并参照式（1）和（2）分别
相中，起到连接水相和有机相的“桥梁”作用 [27] 。 计算各离子的萃取率和反萃率。
为促进萃取更有效进行，本文拟采用双硫腙为
络合剂，针对双硫腙-离子液体 1-丁基-3-甲基咪唑六 2 结果与讨论
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氟磷酸盐（[Bmim][PF 6 ]）萃取体系对水中 Pb 的分 2+
2.1 络合剂含量对 Pb 萃取率的影响
离提取进行研究。探究络合剂含量、萃取温度、料 分别向 5 mL[Bmim][PF 6 ]中加入质量为 0.02、
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液相 pH、萃取体系与水相体积比对 Pb 萃取率的影
0.03、0.05、0.07 和 0.10 g 双硫腙，双硫腙含量（以
响；并进行反萃剂的筛选，继而考察反萃剂浓度及 离子液体的质量计，下同）分别为 0.28%、0.43%、
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反萃温度对 Pb 反萃率的影响。最终获得离子液体 0.72%、1.01%、1.45%，构成不同的萃取体系，将
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萃取 Pb 的最优萃取与反萃工艺条件；并在此条件
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其加入 20 mL 含 Pb 废水中。在 35 ℃、pH=6 条件
下进行多次萃取复用实验研究。 2+
下萃取 60 min，考察络合剂含量对 Pb 萃取率的影
1 实验部分 响，结果见图 1。
由图 1 可知，无络合剂时[Bmim][PF 6 ]几乎不具
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1.1 试剂与仪器 备对 Pb 的萃取能力。而向[Bmim][PF 6 ]中加入少量
Pb(NO 3 ) 2 、CdCl 2 、ZnCl 2 、CuCl 2 、NiSO 4 、NaNO 3 、 络合剂双硫腙能显著提升萃取率，随双硫腙含量从
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乙二胺四乙酸（EDTA）、NaCl、Na 2 SO 3 、双硫腙， 0.28%增加到 0.72%，Pb 萃取率由 31.4%提升到
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AR，天津市开瑞斯精细化工有限公司；浓盐酸（质 98.0%。在此萃取过程中，双硫腙与 Pb 形成中性双
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量分数 37%）、H 2 SO 4 、HNO 3 ，AR，天津市风船化 硫腙络合物，该络合物比单纯 Pb 在[Bmim][PF 6 ]与
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学试剂科技有限公司；[Bmim][PF 6 ]，AR，上海成 水相之间的分配系数高，从而提升了 Pb 萃取率。