姬燕培，曹 靜，劉小珍，劉 陽(yáng)

（黃河水利職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南 開封 475004）

離子液體Bm im PF6對(duì)染料溶液的萃取

姬燕培，曹 靜，劉小珍，劉 陽(yáng)

（黃河水利職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南 開封 475004）

考察了疏水性離子液體1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸（BmimPF6）對(duì)羅丹明B、孔雀石綠、亞甲基藍(lán)及甲基橙等染料的萃取性能。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，離子液體BmimPF6對(duì)羅丹明B、孔雀石綠及亞甲基藍(lán)等堿性溶液有很強(qiáng)的萃取能力，在pH值為7的條件下，萃取2min即能達(dá)到平衡，且萃取率可達(dá)到95%以上。另外，溶液的pH值對(duì)萃取性能影響較大。

離子液體；BmimPF6；萃取；染料溶液；羅丹明B、孔雀石綠、亞甲基藍(lán)

0 引言

染料是皮革和紡織工業(yè)最常用的原料。染料廢水的排放會(huì)直接對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重的污染。液-液萃取分離是一種有效分離染料的方法，應(yīng)用范圍極為廣泛［1］。但是，在萃取過(guò)程中，使用的有機(jī)溶劑揮發(fā)性強(qiáng)、毒性大、對(duì)環(huán)境危害嚴(yán)重。因此，在選擇萃取劑時(shí)，應(yīng)綜合考慮萃取效果和環(huán)保等因素［2］。

疏水性離子液體對(duì)染料具有一定的溶解能力，可用于染料廢水的處理，從而為解決染料生產(chǎn)和高濃度染料廢水的污染問(wèn)題提供一種新的處理方法［3～5］。本研究旨在將一種疏水性的離子液體1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸（BmimPF6）用于染料的萃取分離中，通過(guò)優(yōu)化各種萃取條件，獲得最佳的實(shí)驗(yàn)方案，以期為工業(yè)廢水中有色物質(zhì)的去除和微量有色染料的分離富集提供一種新途徑。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 試劑與儀器

實(shí)驗(yàn)所用試劑包括：離子液體1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸（BmimPF6）、羅丹明B、孔雀石綠、亞甲基藍(lán)、甲基橙。BmimPF6購(gòu)買于河南林州市科能材料科技有限公司，純度為99%；羅丹明B、孔雀石綠、亞甲基藍(lán)、甲基橙均為分析純。實(shí)驗(yàn)用水為二次去離子水。

實(shí)驗(yàn)所用儀器包括：V-1200型可見分光光度計(jì)、分析天平、SC-3610低速離心機(jī)、pH211C酸度計(jì)、電熱鼓風(fēng)干燥箱。

1.2 溶液配制

先稱取亞甲基藍(lán)、孔雀石綠、羅丹明B和甲基橙各0.01 g分別置于4個(gè)50m l的小燒杯中，加水溶解后，用玻璃棒分別引流至4個(gè)100ml的容量瓶中，用蒸餾水定容至刻度，最后轉(zhuǎn)移至試劑瓶。

1.3 最大吸收波長(zhǎng)的測(cè)定

在分光光度計(jì)上于400～700 nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)掃描，測(cè)到各染料的吸收曲線，得到亞甲基藍(lán)、甲基橙、孔雀石綠及羅丹明B溶液的最大吸收波長(zhǎng)分別為661 nm、463 nm、617 nm、553 nm。

1.4 染料溶液的萃取

在室溫下，取7支10mL具塞離心管并編號(hào)，依次加入0、0.5mL、1.0mL、1.5mL、2.0mL、2.5mL、3.0mL濃度為100μg／mL的染料溶液和 5 mL、4.5 mL、4.0 mL、3.5 mL、3.0 mL、2.5mL、2.0 mL的去離子水，再在各管中加入200μL離子液體，充分震蕩搖勻5min，待靜置分層后，在離心機(jī)中于4 000 r／min離心10min，取上清液測(cè)定吸光度。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線，求出萃取后染料的濃度，并按式（1）計(jì)算萃取率。

式中：m0為萃取前染料的質(zhì)量，μg；mIL為離子液體中染料的質(zhì)量，μg，mIL＝m0-m1＝m0-CV（C為萃取后上相中染料的濃度，V為上相的體積）。

2 結(jié)果與討論

2.1 離子液體對(duì)不同濃度的羅丹明B溶液萃取的影響

用200μL離子液體分別對(duì)濃度為10μg／mL、20μg／mL、30μg／mL、40μg／mL、50μg／mL、60μg／mL的羅丹明B溶液進(jìn)行萃取，充分震蕩10min，于4 000 r／min離心10min，然后取上清液，測(cè)吸光度，計(jì)算得出萃取率，結(jié)果如表1所示。

表1 離子液體對(duì)不同濃度的羅丹明B溶液的萃取率Table 1 Extraction rate of ionic liquid to different rhodam ine B liquor

由表1可知，離子液體對(duì)濃度為60μg／mL的羅丹明B溶液的萃取率達(dá)到95%以上。由此說(shuō)明，該離子液體對(duì)羅丹明B具有很強(qiáng)的萃取能力和萃取容量。

2.2 時(shí)間對(duì)萃取率的影響

取200μL離子液體，1.5mL濃度為100μg／mL的羅丹明B溶液，3.5mL水，在pH值為7的條件下，取萃取時(shí)間分別為2、5、10、15、20、25min，測(cè)各溶液的吸光度，并計(jì)算萃取率，結(jié)果如表2所示。

表2 萃取時(shí)間對(duì)萃取率的影響Table 2 Influence of extraction time to extraction rate

由表2可知，當(dāng)萃取時(shí)間為2min時(shí)，萃取率已到達(dá)90%以上，再延長(zhǎng)萃取時(shí)間，萃取率變化不大。這說(shuō)明，離子液體對(duì)羅丹明B溶液的萃取很快，萃取2min已達(dá)到了平衡。

2.3溫度對(duì)萃取率的影響

為了考察溫度對(duì)萃取率的影響，其他條件不變（取200μL離子液體，1.5mL濃度為100μg／mL的羅丹明B溶液，3.5mL水，pH值為7），分別在15℃、25℃、35℃、45℃、55℃的條件下測(cè)定離子液體對(duì)羅丹明B的萃取率，結(jié)果如表3所示。

由表3發(fā)現(xiàn)，溫度對(duì)萃取效率的影響不大。為了實(shí)驗(yàn)操作方便，宜選擇室溫條件。

表3 溫度對(duì)萃取率的影響Table 3 Influence of tem perature to extraction rate

2.4 pH值對(duì)萃取率的影響

為了測(cè)定pH值對(duì)萃取率的影響，其他條件不變 （取200μL離子液體，1.5mL濃度為100μg／mL的羅丹明B溶液，3.5mL水，室溫），改變?nèi)芤旱膒H值分別為1、3、5、7、9、11、13，在此條件下進(jìn)行萃取，測(cè)得結(jié)果如表4所示。

表4 pH值對(duì)萃取率的影響Table 4 Influence of pH value to extraction rate

由表4可知，在酸性條件下，羅丹明B溶液的萃取率很高，當(dāng)pH值大于7時(shí)，萃取率降低。這是因?yàn)?，pH值小于7時(shí)，BmimPF6是一個(gè)酸性體系，而羅丹明B溶液呈堿性，與BmimPF6發(fā)生酸堿反應(yīng)，很容易進(jìn)入離子液體相，所以萃取率較高。隨著pH值變大，BmimPF6酸性體系逐漸被破壞，羅丹明B與離子液體BmimPF6的反應(yīng)受到一定限制，使得其進(jìn)入離子液體相受到阻礙，導(dǎo)致萃取率下降［6］。

2.5 離子液體BmimPF6對(duì)其他染料的萃取

在室溫、溶液pH值為7的條件下，取200μL離子液體考察其對(duì)不同濃度的孔雀石綠、亞甲基藍(lán)和甲基橙的萃取能力，結(jié)果如表5所示。亞甲基藍(lán)有很強(qiáng)的萃取能力，萃取率均在95%以上。但是，它對(duì)甲基橙的萃取效果不佳。這主要是因?yàn)椋谆葹樗嵝匀玖?，與BmimPF6酸性體系難以發(fā)生酸堿反應(yīng)，導(dǎo)致萃取率很低。

表5 離子液體Bm im PF6對(duì)其他染料的萃取率Table 5 Extraction rate of ionic liquid Bm im PF6to other dyes

3 結(jié)語(yǔ)

（1）離子液體BmimPF6具有很強(qiáng)的萃取能力和較大的萃取容量，對(duì)一定濃度的羅丹明B、孔雀石綠、亞甲基藍(lán)等堿性染料溶液均有很高的萃取率。

（2）離子液體BmimPF6萃取染料所需時(shí)間很短，2min即能達(dá)到萃取平衡，明顯優(yōu)于傳統(tǒng)有機(jī)溶劑液液萃取。

（3）在萃取過(guò)程中，溶液的pH值對(duì)萃取率的影響較大。

［1］常安剛，周凱，江靜，等.溫度驅(qū)動(dòng)的離子液體分散液－液微萃取法同時(shí)檢測(cè)環(huán)境水體中磺胺類藥物［J］.環(huán)境化學(xué)，2013，32（2）：295－301.

［2］何愛珍，劉紅光，王坤，等.離子液體在廢水處理中的研究進(jìn)展［J］.工業(yè)水處理，2009，29（12）：11－16.

［3］李長(zhǎng)平，辛寶平，徐文國(guó)，等.疏水性離子液體萃取脫色水溶性染料實(shí)驗(yàn)研究［J］.北京理工大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2006，26（7）：647－650.

［4］張靜.室溫離子液體的研究進(jìn)展 ［J］.北京服裝學(xué)院學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2002，22（1）：27－31.

［5］Vijayaraghavan R，Vedaraman N.Extraction and recovery of Azo Dyes into an ionic liquid ［J］.Talanta，2006，69（1）：1059－1062.

［6］劉海玲，劉雪，肖乾芬，劉樹深.離子液體對(duì)有機(jī)染料的萃取行為［J］.環(huán)境化學(xué)，2013，32（7）：1405－1409.

[責(zé)任編輯 楊明慶]

O652；X791

B

1008-486X（2015）02-0049-03

2014-12-17

黃河水利職業(yè)技術(shù)學(xué)院青年基金項(xiàng)目：離子液體對(duì)印染廢水中染料的萃取研究(2014QNKY021)。

姬燕培（1986-），女，河南新鄉(xiāng)人，助教，碩士，主要從事高校環(huán)境監(jiān)測(cè)專業(yè)教學(xué)與科研工作。