段琤烜，陳 浩，汪 杰，秦 帥

（1.遼寧大學(xué) 環(huán)境學(xué)院，遼寧 沈陽(yáng) 110036；2.山東省莒南縣十字路街道農(nóng)業(yè)綜合服務(wù)中心，山東 莒南 276600）

離子液體是一種由陽(yáng)離子和陰離子構(gòu)成的熔融溫度低于100℃的低熔點(diǎn)鹽。因具有熱穩(wěn)定性高、溶解性強(qiáng)、不易燃、不易揮發(fā)等特點(diǎn)，故離子液體被環(huán)境化學(xué)界稱為“綠色溶劑”。同時(shí)我們可以針對(duì)性的對(duì)離子液體的陰陽(yáng)離子進(jìn)行組合，來(lái)滿足研究所需要的不同要求。離子液體作為一種環(huán)保溶劑和新型綠色多功能材料，近年來(lái)已成為研究熱點(diǎn)，得到各個(gè)領(lǐng)域廣泛的研究和應(yīng)用。在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，離子液體可溶解纖維素，能作為溶劑高效的輔助植物成分提取，為轉(zhuǎn)化生物柴油提供穩(wěn)定綠色的催化劑。自1998年美國(guó)Huddleston等首次用[Bmim]BF4對(duì)苯及苯的衍生物進(jìn)行萃取以來(lái)，離子液體表現(xiàn)出優(yōu)于傳統(tǒng)溶劑的分配性能和萃取能力，得到了國(guó)內(nèi)外研究學(xué)者的廣泛青睞。

1 離子液體對(duì)纖維素的溶解

纖維素是一種可再生資源，來(lái)源廣泛，大量分布于自然界，在植物界總的碳含量超過(guò)50%。但纖維素本身結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，同時(shí)分子量大且存有大量的氫鍵。這些特點(diǎn)又決定了纖維素?zé)o法溶于水和常規(guī)的有機(jī)溶劑中，不能得到利用。2002年，美國(guó)的Rogers教授等發(fā)現(xiàn)，纖維素通過(guò)微波加熱后，快速溶解于[Bmim]C l中。并且他們得出，具有相同的陰離子時(shí)，離子液體的溶解性會(huì)隨著其陽(yáng)離子的咪唑環(huán)上烷基鏈的增長(zhǎng)而減弱的結(jié)論。農(nóng)作物秸稈經(jīng)過(guò)化學(xué)處理、機(jī)械法加工可生產(chǎn)的木質(zhì)纖維素可代替糖類(lèi)轉(zhuǎn)化為生物能源。在將木質(zhì)纖維素轉(zhuǎn)化為生物燃料的流程里，纖維素和半纖維素會(huì)有一部分在預(yù)處理時(shí)被降解，導(dǎo)致后續(xù)糖的濃度降低。2010年，金顯春利用[Amim]Cl對(duì)稻草粉進(jìn)行預(yù)處理之后得出，最優(yōu)的木質(zhì)素提取方案是在固液比為350克/公斤，在90℃提取12小時(shí)，粒度40目的條件下進(jìn)行的。處理后酶解得糖率顯著提高，說(shuō)明離子液體提取稻草木質(zhì)素可有效促進(jìn)纖維素酶解，并且重復(fù)多次利用后木質(zhì)素提取率幾乎不變。

2 離子液體對(duì)植物成分的提取

鹿藿是一種在我國(guó)分布很廣的多年生草本植物，其根部的70%乙醇提取物具有很好的抗雄性生育活性和抑菌的作用，異黃酮是其中的一種有效活性成分。鹿藿本身所含有的的脂溶性物質(zhì)極少，難以使用常規(guī)分離方法進(jìn)行分離。郭燕燕等在2011年以[Bmim]BF4作為提取劑，最后進(jìn)行分離純化后得到3個(gè)異黃酮類(lèi)物質(zhì)，且實(shí)驗(yàn)完成后離子液體回收率達(dá)到76.7%，能夠持續(xù)循環(huán)使用。

丹參素是由丹參提取出來(lái)的溶于水的酚性芳香酸類(lèi)化合物，又名月丹參酸甲，具有抗血小板凝結(jié)、提升組織修復(fù)和再生能力、提高免疫力等功能。區(qū)別于提取產(chǎn)物花費(fèi)時(shí)間長(zhǎng)且雜質(zhì)含量高的傳統(tǒng)方法，在2018年，唐一梅等建立了離子液體—微波輔助的丹參素制備方案：以離子液體[Bmim]Br—水為提取劑，V([Bmim]Br)∶V (水) =1∶15，微波輻射功率為119瓦，之后通過(guò)微波輻射最終得到丹參素的提取液。此方法丹參素提取率高，用時(shí)少，還可減少環(huán)境污染。

辣木 (Morlnga oleifera Lam.)又名鼓槌樹(shù)，我國(guó)有大量種植，其葉片干粉中含有27.5%的粗蛋白，是一種重要的蛋白質(zhì)及酶資源。施婭楠等利用離子液體[Bmim]Br/K2HPO4雙水相體系，對(duì)辣木凝乳酶進(jìn)行分離。實(shí)驗(yàn)的最佳條件為：[Bmim]Br質(zhì)量濃度1.3克/毫升，K2HPO4質(zhì)量濃度2.2克/毫升，pH值7.5，酶添加量20毫克/毫升。用這種方法辣木葉凝乳酶的酶活性回收率很高，達(dá)到85.5%，純化因子為1.49，此種條件下萃取數(shù)據(jù)很理想。

3 離子液體作為溶劑和催化劑應(yīng)用于制取生物柴油

離子液體所具有的特殊性質(zhì)，使其在生物柴油制備流程當(dāng)中既可用作溶劑，也可用作綠色催化劑。劉作華等采用菜籽油作為原料油，輔以甲醇(CH3OH)，以[Bmim]BF4作為溶劑，氫氧化鈉(NaOH)為催化劑，在微波輻射的作用下來(lái)制取生物柴油。實(shí)驗(yàn)研究了多種制備過(guò)程中的影響因素，數(shù)據(jù)顯示微波和離子液體的同時(shí)利用效果很好。兩者在制備過(guò)程中具有協(xié)同促進(jìn)作用。此外離子液體具有催化和增容的作用。同時(shí)在生物柴油的制備過(guò)程中，因?yàn)榇呋瘎┤菀滓蛟嫌偷乃嶂颠^(guò)高而失活等問(wèn)題，李勝清等利用[Hmim]HSO4作為催化劑。試驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，在甲醇和菜籽油的摩爾比為15∶1時(shí)加入占原料油質(zhì)量8%的離子液體作為催化劑，設(shè)置為溫度90℃下反應(yīng)18小時(shí)，這種情況下生物柴油產(chǎn)率可達(dá)94%以上。同時(shí)離子液體和產(chǎn)品之間容易分離，方便對(duì)催化劑進(jìn)行回收以重復(fù)利用，并且在離子液體催化劑使用多次以后，仍然具有很好的催化活性。

4 問(wèn)題及展望

需要說(shuō)明的是，離子液體本身具有一定的生物毒性，并且其降解難度和取代基有關(guān)。所以，在之后的研究中，應(yīng)側(cè)重于毒性低的離子液體，設(shè)計(jì)合成生物降解性好的離子液體。同時(shí)離子液體成本較傳統(tǒng)溶劑、催化劑更高，需要進(jìn)行循環(huán)利用。在現(xiàn)階段農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，對(duì)于離子液體的研究和應(yīng)用方面，所涉及的離子液體主要集中于咪唑類(lèi)離子液體。在日后的研究中，可拓寬研究離子液體的種類(lèi)，讓離子液體得到更全面廣泛的應(yīng)用。