咪唑类离子液体民用清洗领域的应用研究

1、    咪唑类离子液体民用清洗领域的应用研究    刘影+胡丹纯+屈冬冬+李洪芳+任明洋摘 要：利用正交实验法和控制变量法研究梯度电场强度下不同浓度的1-丁基-3-甲基咪唑醋酸盐（c4mimoac） 及1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐（bmimpf6）两种离子液体对花生油油渍的清洗作用。结果表明这两种离子液体是有洗涤效果的，c4mimoac和bmimpf6在离子液体体积浓度为10%30%表现出好的清洗效果。电压增大，各浓度的离子液体的清洗效果均有改善趋势，但电压再增加反而有下降趋势。关键词：离子液体 电场 清洗：tq413.2 ：a ：1674-098x

2、（2014）06（c）-0024-02离子液体是较低或常温下全部由离子组成的液体。离子液体的无恶臭、无污染、不易燃、易回收、可循环使用等优点，使之成为传统挥发性溶剂的理想替代品1。它有效地避免了传统有机溶剂使用时所造成的环境、健康、安全以及设备腐蚀等问题，是环境友好型绿色溶剂。该项目利用离子液体的特性，研究不同浓度、不同电场下对纯棉布料的洗涤效果，以期找到最佳洗涤条件。1 实验部分1.1 主要试剂与仪器食用花生油、纯棉布片（2.00×2.00 cm）、1-丁基-3-甲基咪唑醋酸盐（常州市中凯化工有限公司）、1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐（常州市中凯化工有限公司）、苏丹染液（现配）、

3、98%的乙醇（分析纯）。df-2磁力搅拌器、洗涤反应装置（自制）、贝朗生物实验显微镜（配载玻片、盖玻片）及电子显像1台。1.2 实验过程1.2.1 电场下离子液体洗涤试验按照正交实验设计，配制对应浓度的c4mimoac和bmimpf6各50 ml于清洗装置中备用。取6片纯棉布片，标记1-6号，1号滴油在有电场条件下用c4mimoac溶液清洗。2号滴油在有电场条件下用bmimpf6 溶液清洗。3号滴油在有电场条件下用自来水清洗。4号滴油不做任何处理。5号不滴不做任何处理。6号不滴油在无电场条件下用蓝月亮洗涤剂清洗。调节电压，开始试验。油污污染15 min，洗涤10 min，清水涮洗2次，自然条件

4、下晾24 h。1.2.2 染色与洗涤效果检测试验剪取经洗涤晾干的纯棉布片的中间部分（4.0×4.0 mm），置于载玻片上，滴1滴苏丹染液，染色3 min。用吸水纸吸去棉布周围的染液，滴加1滴浓度为50%的乙醇溶液洗去浮色。滴2滴浓度为50%的乙醇溶液，盖上盖玻片，制成临时装片。在40倍的放大倍数下，用电子目镜观察并取像。2 结果与讨论2.1 离子液体浓度对洗涤效果的影响以油污面积百分比作为评价指标， c4mimoac和bmimpf6在离子液体浓度为30%表现出最好的清洗效果。因为浓度不同，体系粘度不同，当离子液体处于较高的浓度时，体系粘度大，液体流动缓慢，阻碍了油污的脱离过程，使得高

5、浓度实验条件与有油不洗的空白组表现出相近的洗涤效果。浓度为70%时，两种离子液体同时表现出好的洗涤效果。离子液体的清洗效果由体系粘度和浓度共同决定的，浓度增大，油污在离子液体中的溶解度增大，同时体系粘度随之升高，搅拌作用于油污的离心力随之下降，所以有70%时的折点。但考虑到经济成本，洗涤时间等，30%是没有电场作用时的最佳浓度选择。（见图1）2.2 离子液体种类的影响在低浓度（浓度<=30%）时，c4mimoac与bmimpf6相比表现出好的洗涤效果，而在高浓度（浓度>=30%）时，效果相反。bmimpf6的表面张力为47.01 mn·m一1（25），低于水的表面张力72

6、.13 mn·m一1（25）。c4mimoac的表面张力约为47.83mn·m一1（25 ），有较好的配位能力。以n，n-二烷基咪唑为阳离子， pf6-为阴离子的离子液体对水稳定，有弱的配位能力。液体的一个表面分子中每一部分都有定域的表面自由能2， 因此表面张力与处于液体表面的分子微结构有关.drs测试结果3发现，离子液体表面分子子单元阴阳离子均暴露于表面，故离子液体的表面张力跟液体表面分子的阴阳离子结构均有关。阳离子相同，表面张力则由阴离子的表面结构导向决定，所以小体积的bmimpf6较c4mimoac具有较小的表面张力。实验中观察到bmimpf6水溶液在机械力搅拌下分散

7、成小颗粒，且c4mimoac水溶液有一定的发泡作用，这也验证 c4mimoac与bmimpf6表面活性剂的潜力。低浓度时，c4mimoac与纤维素的配位键少，裹带油污离开布片的阻力小，高浓度时，c4mimoac与纤维素的配位键增多，粘度的阻滞效果增大，故洗涤效果下降。在10%、30%浓度时（污染百分比均小于0.5%），c4mimoac优于bmimpf6。因为磷酸盐的阴离子与包围油污的阳离子基团有更强的作用力，故使油污能够更好地离开。醋酸盐与纤维素的配位作用使之不易脱离布片，阻碍了包围油污的阳离子基团的离去。（见图2）2.3 电场强度对洗涤效果的影响10%c4mimoac和10%bmimpf6随

8、着电场强度变化稍有波动，但总体控制在1.5%之内，是较好的清洗效果。整体来说，电压增大，各浓度的离子液体的清洗效果均有改善趋势，但电压再增加反而有下降趋势，这是因为电压达到一定程度后，电场分布不均匀，包裹油污的离子向各个方向运动，而此时离心力相对较小，无法使纤维素周围的油污离子及时离开，从而造成反污染。3 结语以油污面积百分比作为评价指标， c4mimoac和bmimpf6在离子液体体积浓度为30%表现出评价浓度中最好的清洗效果。在低浓度区域，c4mimoac与bmimpf6相比表现出较好的洗涤效果，在高浓度时，效果相反。但在最优洗涤效果点10%与30%（污染百分比均小于0.5%），c4mim

9、oac的洗涤效果均优于bmimpf6。10%c4mimoac和bmimpf6随着电场强度变化稍有波动，但总体控制在1.5%之内，是较好的清洗效果。整体来说，电压增大，各浓度的离子液体的清洗效果均有改善趋势，但电压再增加反而有下降趋势。致谢：特别感谢亓夫军老师和侯世林老师对该项目的支持和指导。参考文献1 袁立永，彭静，翟茂林.咪唑离子液体及其萃取体系的辐射效应研究j.化学进展，2011，23（7）：1469-1477.2 易封萍，李积宗，陈斌.离子液体型表面活性剂j.高等学校化学学报，2008，5（6）：239-244.3 孙宁，张锁江，张香平，等.离子液体物理化学性质数据库及qspr分析j.过

10、程工程学报，2005，5（6）：698-702.4 law，g.watson，p.r.chem.phys.lett.2001，345，1.5 王建英，赵风云，刘玉敏，等.1-烷基-3-甲基咪唑系列室温离子液体表面张力的研究j.高等学校化学学报，2007，65（15）：1443-1448. 摘 要：利用正交实验法和控制变量法研究梯度电场强度下不同浓度的1-丁基-3-甲基咪唑醋酸盐（c4mimoac） 及1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐（bmimpf6）两种离子液体对花生油油渍的清洗作用。结果表明这两种离子液体是有洗涤效果的，c4mimoac和bmimpf6在离子液体体积浓度为10%30%表现出好

11、的清洗效果。电压增大，各浓度的离子液体的清洗效果均有改善趋势，但电压再增加反而有下降趋势。关键词：离子液体 电场 清洗：tq413.2 ：a ：1674-098x（2014）06（c）-0024-02离子液体是较低或常温下全部由离子组成的液体。离子液体的无恶臭、无污染、不易燃、易回收、可循环使用等优点，使之成为传统挥发性溶剂的理想替代品1。它有效地避免了传统有机溶剂使用时所造成的环境、健康、安全以及设备腐蚀等问题，是环境友好型绿色溶剂。该项目利用离子液体的特性，研究不同浓度、不同电场下对纯棉布料的洗涤效果，以期找到最佳洗涤条件。1 实验部分1.1 主要试剂与仪器食用花生油、纯棉布片（2.00&

12、#215;2.00 cm）、1-丁基-3-甲基咪唑醋酸盐（常州市中凯化工有限公司）、1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐（常州市中凯化工有限公司）、苏丹染液（现配）、98%的乙醇（分析纯）。df-2磁力搅拌器、洗涤反应装置（自制）、贝朗生物实验显微镜（配载玻片、盖玻片）及电子显像1台。1.2 实验过程1.2.1 电场下离子液体洗涤试验按照正交实验设计，配制对应浓度的c4mimoac和bmimpf6各50 ml于清洗装置中备用。取6片纯棉布片，标记1-6号，1号滴油在有电场条件下用c4mimoac溶液清洗。2号滴油在有电场条件下用bmimpf6 溶液清洗。3号滴油在有电场条件下用自来水清洗。4号滴油

13、不做任何处理。5号不滴不做任何处理。6号不滴油在无电场条件下用蓝月亮洗涤剂清洗。调节电压，开始试验。油污污染15 min，洗涤10 min，清水涮洗2次，自然条件下晾24 h。1.2.2 染色与洗涤效果检测试验剪取经洗涤晾干的纯棉布片的中间部分（4.0×4.0 mm），置于载玻片上，滴1滴苏丹染液，染色3 min。用吸水纸吸去棉布周围的染液，滴加1滴浓度为50%的乙醇溶液洗去浮色。滴2滴浓度为50%的乙醇溶液，盖上盖玻片，制成临时装片。在40倍的放大倍数下，用电子目镜观察并取像。2 结果与讨论2.1 离子液体浓度对洗涤效果的影响以油污面积百分比作为评价指标， c4mimoac和bmi

14、mpf6在离子液体浓度为30%表现出最好的清洗效果。因为浓度不同，体系粘度不同，当离子液体处于较高的浓度时，体系粘度大，液体流动缓慢，阻碍了油污的脱离过程，使得高浓度实验条件与有油不洗的空白组表现出相近的洗涤效果。浓度为70%时，两种离子液体同时表现出好的洗涤效果。离子液体的清洗效果由体系粘度和浓度共同决定的，浓度增大，油污在离子液体中的溶解度增大，同时体系粘度随之升高，搅拌作用于油污的离心力随之下降，所以有70%时的折点。但考虑到经济成本，洗涤时间等，30%是没有电场作用时的最佳浓度选择。（见图1）2.2 离子液体种类的影响在低浓度（浓度<=30%）时，c4mimoac与bmimpf6

15、相比表现出好的洗涤效果，而在高浓度（浓度>=30%）时，效果相反。bmimpf6的表面张力为47.01 mn·m一1（25），低于水的表面张力72.13 mn·m一1（25）。c4mimoac的表面张力约为47.83mn·m一1（25 ），有较好的配位能力。以n，n-二烷基咪唑为阳离子， pf6-为阴离子的离子液体对水稳定，有弱的配位能力。液体的一个表面分子中每一部分都有定域的表面自由能2， 因此表面张力与处于液体表面的分子微结构有关.drs测试结果3发现，离子液体表面分子子单元阴阳离子均暴露于表面，故离子液体的表面张力跟液体表面分子的阴阳离子结构均有关。阳

16、离子相同，表面张力则由阴离子的表面结构导向决定，所以小体积的bmimpf6较c4mimoac具有较小的表面张力。实验中观察到bmimpf6水溶液在机械力搅拌下分散成小颗粒，且c4mimoac水溶液有一定的发泡作用，这也验证 c4mimoac与bmimpf6表面活性剂的潜力。低浓度时，c4mimoac与纤维素的配位键少，裹带油污离开布片的阻力小，高浓度时，c4mimoac与纤维素的配位键增多，粘度的阻滞效果增大，故洗涤效果下降。在10%、30%浓度时（污染百分比均小于0.5%），c4mimoac优于bmimpf6。因为磷酸盐的阴离子与包围油污的阳离子基团有更强的作用力，故使油污能够更好地离开。醋

17、酸盐与纤维素的配位作用使之不易脱离布片，阻碍了包围油污的阳离子基团的离去。（见图2）2.3 电场强度对洗涤效果的影响10%c4mimoac和10%bmimpf6随着电场强度变化稍有波动，但总体控制在1.5%之内，是较好的清洗效果。整体来说，电压增大，各浓度的离子液体的清洗效果均有改善趋势，但电压再增加反而有下降趋势，这是因为电压达到一定程度后，电场分布不均匀，包裹油污的离子向各个方向运动，而此时离心力相对较小，无法使纤维素周围的油污离子及时离开，从而造成反污染。3 结语以油污面积百分比作为评价指标， c4mimoac和bmimpf6在离子液体体积浓度为30%表现出评价浓度中最好的清洗效果。在低

18、浓度区域，c4mimoac与bmimpf6相比表现出较好的洗涤效果，在高浓度时，效果相反。但在最优洗涤效果点10%与30%（污染百分比均小于0.5%），c4mimoac的洗涤效果均优于bmimpf6。10%c4mimoac和bmimpf6随着电场强度变化稍有波动，但总体控制在1.5%之内，是较好的清洗效果。整体来说，电压增大，各浓度的离子液体的清洗效果均有改善趋势，但电压再增加反而有下降趋势。致谢：特别感谢亓夫军老师和侯世林老师对该项目的支持和指导。参考文献1 袁立永，彭静，翟茂林.咪唑离子液体及其萃取体系的辐射效应研究j.化学进展，2011，23（7）：1469-1477.2 易封萍，李积宗

19、，陈斌.离子液体型表面活性剂j.高等学校化学学报，2008，5（6）：239-244.3 孙宁，张锁江，张香平，等.离子液体物理化学性质数据库及qspr分析j.过程工程学报，2005，5（6）：698-702.4 law，g.watson，p.r.chem.phys.lett.2001，345，1.5 王建英，赵风云，刘玉敏，等.1-烷基-3-甲基咪唑系列室温离子液体表面张力的研究j.高等学校化学学报，2007，65（15）：1443-1448. 摘 要：利用正交实验法和控制变量法研究梯度电场强度下不同浓度的1-丁基-3-甲基咪唑醋酸盐（c4mimoac） 及1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐（

20、bmimpf6）两种离子液体对花生油油渍的清洗作用。结果表明这两种离子液体是有洗涤效果的，c4mimoac和bmimpf6在离子液体体积浓度为10%30%表现出好的清洗效果。电压增大，各浓度的离子液体的清洗效果均有改善趋势，但电压再增加反而有下降趋势。关键词：离子液体 电场 清洗：tq413.2 ：a ：1674-098x（2014）06（c）-0024-02离子液体是较低或常温下全部由离子组成的液体。离子液体的无恶臭、无污染、不易燃、易回收、可循环使用等优点，使之成为传统挥发性溶剂的理想替代品1。它有效地避免了传统有机溶剂使用时所造成的环境、健康、安全以及设备腐蚀等问题，是环境友好型绿色溶剂

21、。该项目利用离子液体的特性，研究不同浓度、不同电场下对纯棉布料的洗涤效果，以期找到最佳洗涤条件。1 实验部分1.1 主要试剂与仪器食用花生油、纯棉布片（2.00×2.00 cm）、1-丁基-3-甲基咪唑醋酸盐（常州市中凯化工有限公司）、1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐（常州市中凯化工有限公司）、苏丹染液（现配）、98%的乙醇（分析纯）。df-2磁力搅拌器、洗涤反应装置（自制）、贝朗生物实验显微镜（配载玻片、盖玻片）及电子显像1台。1.2 实验过程1.2.1 电场下离子液体洗涤试验按照正交实验设计，配制对应浓度的c4mimoac和bmimpf6各50 ml于清洗装置中备用。取6片纯棉布

22、片，标记1-6号，1号滴油在有电场条件下用c4mimoac溶液清洗。2号滴油在有电场条件下用bmimpf6 溶液清洗。3号滴油在有电场条件下用自来水清洗。4号滴油不做任何处理。5号不滴不做任何处理。6号不滴油在无电场条件下用蓝月亮洗涤剂清洗。调节电压，开始试验。油污污染15 min，洗涤10 min，清水涮洗2次，自然条件下晾24 h。1.2.2 染色与洗涤效果检测试验剪取经洗涤晾干的纯棉布片的中间部分（4.0×4.0 mm），置于载玻片上，滴1滴苏丹染液，染色3 min。用吸水纸吸去棉布周围的染液，滴加1滴浓度为50%的乙醇溶液洗去浮色。滴2滴浓度为50%的乙醇溶液，盖上盖玻片，制

23、成临时装片。在40倍的放大倍数下，用电子目镜观察并取像。2 结果与讨论2.1 离子液体浓度对洗涤效果的影响以油污面积百分比作为评价指标， c4mimoac和bmimpf6在离子液体浓度为30%表现出最好的清洗效果。因为浓度不同，体系粘度不同，当离子液体处于较高的浓度时，体系粘度大，液体流动缓慢，阻碍了油污的脱离过程，使得高浓度实验条件与有油不洗的空白组表现出相近的洗涤效果。浓度为70%时，两种离子液体同时表现出好的洗涤效果。离子液体的清洗效果由体系粘度和浓度共同决定的，浓度增大，油污在离子液体中的溶解度增大，同时体系粘度随之升高，搅拌作用于油污的离心力随之下降，所以有70%时的折点。但考虑到经

24、济成本，洗涤时间等，30%是没有电场作用时的最佳浓度选择。（见图1）2.2 离子液体种类的影响在低浓度（浓度<=30%）时，c4mimoac与bmimpf6相比表现出好的洗涤效果，而在高浓度（浓度>=30%）时，效果相反。bmimpf6的表面张力为47.01 mn·m一1（25），低于水的表面张力72.13 mn·m一1（25）。c4mimoac的表面张力约为47.83mn·m一1（25 ），有较好的配位能力。以n，n-二烷基咪唑为阳离子， pf6-为阴离子的离子液体对水稳定，有弱的配位能力。液体的一个表面分子中每一部分都有定域的表面自由能2， 因此表

25、面张力与处于液体表面的分子微结构有关.drs测试结果3发现，离子液体表面分子子单元阴阳离子均暴露于表面，故离子液体的表面张力跟液体表面分子的阴阳离子结构均有关。阳离子相同，表面张力则由阴离子的表面结构导向决定，所以小体积的bmimpf6较c4mimoac具有较小的表面张力。实验中观察到bmimpf6水溶液在机械力搅拌下分散成小颗粒，且c4mimoac水溶液有一定的发泡作用，这也验证 c4mimoac与bmimpf6表面活性剂的潜力。低浓度时，c4mimoac与纤维素的配位键少，裹带油污离开布片的阻力小，高浓度时，c4mimoac与纤维素的配位键增多，粘度的阻滞效果增大，故洗涤效果下降。在10%、30%浓度时（污染百分比均小于0.5%），c4mimoac优于bmimpf6。因为磷酸盐的阴离子与包围油污的阳离子基团有更强的作用力，故使油污能够更好地离