专利摘要

本发明涉及一种利用羟基功能化离子液体从水溶液中萃取芳香化合物的方法。该方法是采用如式(I)或(II)所示的羟基功能化离子液体为萃取剂，从芳香化合物的水溶液中萃取芳香化合物，其中，n为1‑10的整数；R1为氢、羟基或C1‑6的烷基；R2为羟基或C1‑6的烷基；X为六氟磷酸根或双三氟甲基磺酰亚胺根。利用所述的萃取剂，可有效地从水溶液中萃取芳香化合物。本发明提供的含羟基疏水性离子液体具有粘度小，稳定性好等优点，可以快速、高效地萃取水中芳香化合物，萃取剂能够循环使用，芳香化合物亦可实现资源化回收利用，适用于大规模废水处理。

权利要求

1.一种利用羟基功能化离子液体萃取芳香化合物的方法，其特征在于，该方法是采用如式(I)或(II)所示的羟基功能化离子液体为萃取剂，从芳香化合物的水溶液中萃取芳香化合物，

其中，n为1-10的整数；R1为氢、羟基或C1-6的烷基；R2为羟基或C1-6的烷基；X为六氟磷酸根或双三氟甲基磺酰亚胺根。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的羟基功能化离子液体为如式(I)所示的离子液体。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述的n为2-8的整数，R1为C1～6的烷基。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的R2为C1～6的烷基。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的芳香化合物为至少含有一个取代基的苯取代物，所述的取代基中至少一个为亲水取代基。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述的亲水取代基为氨基、羟基、醛基或羧基。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述的芳香化合物为苯胺、对氯苯胺、对甲苯酚、对硝基苯酚、2,4-二甲苯酚、邻氨基酚、苯甲醛、苯甲酸或水杨酸。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的芳香化合物的水溶液中芳香化合物的含量为0.01-100mmol/L。

9.根据权利要求1-8任一所述的方法，其特征在于，所述的方法包含如下步骤：加入羟基功能化离子液体，所述羟基功能化离子液体与芳香化合物的水溶液的体积比为1:1～15，在萃取液pH为1～12、温度为10～70℃的条件下，搅拌萃取5min～12h，静置分层，芳香化合物富集于下层的离子液体相中。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述的羟基功能化离子液体与芳香化合物水溶液的体积比为1:1～10；萃取的pH为2～9；萃取温度为20～60℃；萃取时间为10min～2h。

说明书

技术领域

本发明属于化学工艺领域，具体涉及一种利用含羟基功能化基团的疏水性离子液体作为萃取剂从水中萃取芳香化合物的方法。

背景技术

芳香化合物指的是分子中含有苯环的有机化合物，主要包括芳香烃及其衍生物，如卤代芳香烃、芳香族硝基化合物、酚、胺等。芳香化合物目前作为溶剂或者化工原料广泛应用于农药、染料、医药等多个领域，在化工生产中占有重要地位。然而芳香化合物通常具有较大的毒性和致癌、致突变作用，一旦进入到环境中，将会对人体健康和生态系统造成极大的威胁。为此，各国对其排放制定了严格标准，根据《污水综合排放标准》(GB8978-1996)中的相关规定，大多数的芳香化合物均被我国列为着重控制的第二类污染物质。如何控制和减少芳香化合物对环境的污染已经成为社会和学术界关注的热点问题。

现有的芳香化合物废水的处理方法大致可分为物理处理、化学氧化和生物降解三种方法。其中萃取法是常用的物理处理方法之一，已经在实际工程中获得较广的应用。萃取法是采用与水互不相溶，但与芳香化合物亲和性能较好的溶剂作为萃取剂，使其与废水充分混合接触后，芳香化合物选择性地转移至萃取相中，从而得到净化废水的目的。目前常用的液-液萃取剂是有机溶剂，但大多数有机溶剂有一定的挥发性和毒性，在使用过程中容易造成损失和引入“二次污染”，并对环境造成危害。

近年来，离子液体凭借其几乎没有蒸气压、不挥发、热稳定性好、对多种物质具有良好溶解性能等优点，被视为绿色化合物，在有机合成、电化学、气体分离、液-液萃取等方面取得很好进展。中国专利CN103588675B和CN104897456B分别利用离子液体[Bmin][PF6]萃取硫酸铵溶液中丁酮肟和水中的苯酚。中国专利CN106868326A将[Bmin][Tf2N]离子液体与有机溶剂联合用于水溶液中金属离子铼的萃取。Silvia等人以[mmin][Tf2N]和[emim][Tf2N]为萃取剂从庚烷和甲苯的混合物中分离甲苯(Silviag Marcosl,GarcAJ,etal.Journal ofChemical & engineeringData,2011,56(1),113-118.)。中国专利CN102603617B利用烷基化吡啶型离子液体如[BPy][PF6]萃取水中吡啶化合物，萃取率达95％。中国专利CN 100345608C利用烷基季膦型离子液体(P444,14LABS)萃取0.01mol/L苯酚水溶液，单级萃取率为90％。

利用离子液体作为萃取剂，可以很好地利用其蒸气压低的特点，避免了挥发性有机溶剂的使用，但是常规离子液体对于含有亲水基团的芳香化合物的萃取效率不高，不能满足大规模净化废水的需要，或者需要加入有机溶剂作为分散剂，从而向体系引入“二次污染”。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种萃取芳香化合物的方法，该方法利用含羟基功能化的离子液体作为萃取剂从水溶液中萃取芳香化合物，对芳香化合物，尤其是含有亲水基团的芳香化合物的萃取效率更高，并且不引入有机溶剂，原料成本低，合成步骤简单、产率高、性质稳定，适用于大规模废水处理。

本发明的目的可以通过以下措施达到：

一种利用羟基功能化离子液体萃取芳香化合物的方法，其特征在于所述的方法是采用如式(I)或式(II)所示的羟基功能化离子液体为萃取剂，从芳香化合物的水溶液中萃取芳香化合物，

其中，n为1-10的整数，优选2-8的整数；R1为氢、羟基或C1-6的烷基，优选C1～6的烷基；R2为羟基或C1-6的烷基，优选C1～6的烷基；X为六氟磷酸根(PF6)或双三氟甲基磺酰亚胺根(Tf2N)。

所述的芳香化合物为至少含有一个取代基的苯取代物，所述的取代基中至少一个为亲水取代基。

所述的亲水取代基团可以是氨基、羟基、醛基或羧基。

所述的芳香化合物为苯胺、对氯苯胺、对甲苯酚、对硝基苯酚、2,4-二甲苯酚、邻氨基酚、苯甲醛、苯甲酸或水杨酸。

所述的芳香化合物的水溶液中芳香化合物的含量为0.01-100mmol/L。

所述的方法包含如下步骤：加入羟基功能化离子液体，所述羟基功能化离子液体与芳香化合物水溶液的体积比为1:1～15，在萃取液pH为1～12、温度为10～70℃的条件下，搅拌萃取5min～12h，静置分层，芳香化合物富集于下层的离子液体相中。

所述的羟基功能化离子液体与芳香化合物水溶液的体积比优选为1:1～10，萃取的pH优选为2～9，萃取温度优选为20～60℃，萃取时间优选为10min～2h。

与已有技术相比，本发明提供的羟基功能化离子液体除了其吡啶环或咪唑环能够与芳香化合物中的苯环产生π-π相互作用外，其所含有的羟基能够进一步与芳香化合物中的亲水基团产生相互作用，从而与芳香化合物具有更强的结合力，能够提高萃取效率，适用于大规模废水处理。

本发明的有益效果在于：

(1)羟基功能化离子液体合成工艺简单、热稳定性较好，粘度较常规离子液体如[Bmin][PF6]低，良好的流动性有利于提高萃取过程的传质效率。

(2)羟基功能化离子液体对多种芳香化合物具有高效萃取率，一般对芳香化合物如苯胺、苯酚，甲酚等，萃取率在95％左右，对于某些常规离子液体难以萃取的芳香化合物如氨基酚，利用本发明提供的羟基功能化离子液体其萃取率也可达到90％以上。

(3)萃取过程不引入有机溶剂，对环境友好，适用于大规模废水处理。

具体实施方式

下面将结合具体实施例对本发明提供的利用羟基功能化离子液体萃取剂萃取芳香化合物的方法进行详细说明，但并不因此而限制本发明，在不脱离前后所述宗旨的范围内，变化实施都包含在本发明的技术范围内。

实施例1

将N-羟己基吡啶六氟磷酸盐([C6OHPy][PF6])与100mmol/L苯胺水溶液以体积比为1:1的比例混合，在pH＝6，温度为25℃的条件下，磁力搅拌20min，然后静置分层，通过UV-vis紫外分光光度计测量并计算得到苯胺的萃取率为98％。

实施例2

将N-羟己基吡啶六氟磷酸盐([C6OHPy][PF6])与100mmol/L苯胺水溶液以体积比为1:10的比例混合，在pH＝6，温度为25℃的条件下，磁力搅拌20min，然后静置分层，通过UV-vis紫外分光光度计测量并计算得到苯胺的萃取率为90％。

实施例3

将N-羟庚基吡啶双三氟甲基磺酰亚胺盐([C7OHPy][Tf2N])与30mmol/L对甲酚水溶液以体积比为1:3的比例混合，在pH＝6，温度为30℃的条件下，磁力搅拌30min，然后静置分层，通过UV-vis紫外分光光度计测量并计算得到对甲酚萃取率为95％。

实施例4

将3-正丁基-N-羟丙基吡啶六氟磷酸盐([C4C3OHPy][PF6])与10mmol/L邻氨基酚水溶液以体积比为1:1的比例混合，在pH＝4，温度为35℃的条件下，磁力搅拌60min，然后静置分层，通过UV-vis紫外分光光度计测量并计算得到邻氨基酚萃取率为93％。

实施例5

将3-羟基-N-羟辛基吡啶双三氟甲基磺酰亚胺盐([C8(OH)2Py][Tf2N])与20mmol/L苯甲酸水溶液以体积比为1:5的比例混合，在pH＝7，温度为40℃的条件下，磁力搅拌120min，然后静置分层，通过UV-vis紫外分光光度计测量并计算得到苯甲酸的萃取率为90％。

实施例6

将1-羟丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐([C4OHmim][PF6])与2mmol/L对硝基苯酚水溶液以体积比为1:2的比例混合，在pH＝5，温度为25℃的条件下，磁力搅拌15min，然后静置分层，通过UV-vis紫外分光光度计测量并计算得到对硝基苯酚的萃取率为95％。

实施例7

将1-羟己基-3-乙基-咪唑双三氟甲基磺酰亚胺盐([C6OHeim][Tf2N])与1mmol/L对氯苯胺水溶液以体积比为1:2的比例混合，在pH＝9，温度为50℃的条件下，磁力搅拌30min，然后静置分层，通过UV-vis紫外分光光度计测量并计算得到对氯苯胺的萃取率为93％。

实施例8

将1-羟己基-3-乙基-咪唑双三氟甲基磺酰亚胺盐([C6OHeim][Tf2N])与5mmol/L邻氨基酚水溶液以体积比为1:10的比例混合，在pH＝2，温度为50℃的条件下，磁力搅拌20min，然后静置分层，通过UV-vis紫外分光光度计测量并计算得到邻氨基酚的萃取率为86％。

实施例9

将1-羟己基-3-乙基-咪唑双三氟甲基磺酰亚胺盐([C6OHeim][Tf2N])与5mmol/L邻氨基酚水溶液以体积比为1:1的比例混合，在pH＝2，温度为50℃的条件下，磁力搅拌20min，然后静置分层，通过UV-vis紫外分光光度计测量并计算得到邻氨基酚的萃取率为96％。

实施例10

将1-羟丙基-3-丁基咪唑六氟磷酸盐([C3OHbim][PF6])与15mmol/L水杨酸水溶液以体积比为1:1的比例混合，在pH＝6，温度为45℃的条件下，磁力搅拌45min，然后静置分层，通过UV-vis紫外分光光度计测量并计算得到水杨酸的萃取率为85％。

实施例11

将1-羟壬基-3-羟基咪唑双三氟甲基磺酰亚胺盐([C9(OH)2im][Tf2N])与5mmol/L2,4-二甲苯酚水溶液以体积比为1:3的比例混合，在pH＝5.5，温度为25℃的条件下，磁力搅拌180min，然后静置分层，通过UV-vis紫外分光光度计测量并计算得到2,4-二甲苯酚的萃取率为95％。

实施例12

将3-甲基-N-羟癸基吡啶双三氟甲基磺酰亚胺盐([C10OHmPy][Tf2N])与0.1mmol/L对氨基酚水溶液以体积比为1:7的比例混合，在pH＝1，温度为10℃的条件下，磁力搅拌12h，然后静置分层，通过UV-vis紫外分光光度计测量并计算得到对氨基酚的萃取率为88％。

实施例13

将3-正己基-N-羟甲基吡啶六氟磷酸盐([C6C1OHPy][PF6])与0.01mmol/L邻甲酚水溶液以体积比为1:15的比例混合，在pH＝12，温度为20℃的条件下，磁力搅拌5min，然后静置分层，通过UV-vis紫外分光光度计测量并计算得到对氨基酚的萃取率为80％。

实施例14

将3-正戊基-N-羟乙基吡啶六氟磷酸盐([C5C2OHPy][PF6])与8mmol/L对氨基酚水溶液以体积比为1:5的比例混合，在pH＝4，温度为60℃的条件下，磁力搅拌10min，然后静置分层，通过UV-vis紫外分光光度计测量并计算得到对氨基酚的萃取率为87％。

实施例15

将1-正己基-3-羟丁基咪唑双三氟甲基磺酰亚胺盐([C4OHhim][Tf2N])与25mmol/L苯甲醛水溶液以体积比为1:8的比例混合，在pH＝6，温度为70℃的条件下，磁力搅拌10min，然后静置分层，通过UV-vis紫外分光光度计测量并计算得到苯甲醛的萃取率为85％。

实施例16

将N-羟丁基吡啶六氟磷酸盐([C4OHPy][PF6])与20mmol/L苯甲醛水溶液以体积比为1:5的比例混合，在pH＝7，温度为40℃的条件下，磁力搅拌30min，然后静置分层，通过UV-vis紫外分光光度计测量并计算得到苯甲醛的萃取率为90％。

实施例17(对比实施例)

将1-正丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐([Bmim][PF6])与5mmol/L邻氨基酚水溶液以体积比为1:10的比例混合，在pH＝6，温度为25℃的条件下，磁力搅拌30min，然后静置分层，通过UV-vis紫外分光光度计测量并计算得到邻氨基酚的萃取率为42％。

实施例18(对比实施例)

将3-甲基-N-己基吡啶双三氟甲基磺酰亚胺盐([HmPy][Tf2N])与10mmol/L对氨基酚水溶液以体积比为1:5的比例混合，在pH＝6，温度为25℃的条件下，磁力搅拌30min，然后静置分层，通过UV-vis紫外分光光度计测量并计算得到对氨基酚的萃取率为45％。

一种利用羟基功能化离子液体萃取芳香化合物的方法专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。