阅读说明：本技术 一种含柠嗪酸阴离子的离子液体及其在碘吸收中的应用 (Ionic liquid containing citrazinic acid anions and application thereof in iodine absorption ) 是由 陈钰 王树军 梁红莲 于 2020-04-28 设计创作，主要内容包括：本申请公开了一种含柠嗪酸阴离子的离子液体在碘吸收中的应用,包括以下步骤：1)将柠嗪酸和碱性物质按摩尔比在一定条件下搅拌混合,得到混合物一；2)将步骤1)制备的混合物一进行干燥,得到柠嗪酸型离子液体；3)将步骤2)制备的柠嗪酸型离子液体在一定条件下吸收碘；4)取步骤3)制备的离子液体和碘的混合物,检测离子液体中碘的吸收容量。本发明的优点在于它能克服现有技术的弊端,方法简单,易于操作,条件温和,原料便宜,且对环境友好。(The application discloses an application of ionic liquid containing citrazinic acid anions in iodine absorption, which comprises the following steps: 1) stirring and mixing citrazinic acid and an alkaline substance according to a certain molar ratio under a certain condition to obtain a first mixture; 2) drying the mixture I prepared in the step 1) to obtain citrazinic acid type ionic liquid; 3) absorbing iodine by the citrazinic acid type ionic liquid prepared in the step 2) under a certain condition; 4) taking the mixture of the ionic liquid and iodine prepared in the step 3), and detecting the absorption capacity of iodine in the ionic liquid. The invention has the advantages that the invention can overcome the defects of the prior art, and has simple method, easy operation, mild condition, cheap raw materials and environmental protection.)

一种含柠嗪酸阴离子的离子液体及其在碘吸收中的应用

技术领域

本发明涉及一种含柠嗪酸阴离子的离子液体及其在碘吸收中的应用，属于化工领域。

背景技术

核能是一种新能源，核能不会排放二氧化碳和氮氧化物到大气中，因此不会加重温室效应且清洁环保，是一种清洁绿色的新能源。核能的能量密度比化石能源、氢能、风能、地热能等能量要高很多倍，所以核能的效率高。但是，在核能开发利用的过程中，不可避免的会发生核事故和排放核废料。历史上美国的三哩岛核事故、前苏联的切尔诺贝利核事、日本的福岛核事故泄露大量的核物质对人类和环境造成大量的损失。故核废料和核物质应该得到有效的处理。

碘除了常规的碘127之外，还包括放射性的碘129、碘131、碘123、碘125。2017年，世界卫生组织也把放射性的碘列为致癌物质。核废料和核物质含有放射性的碘。而且，放射性的碘的放射性寿命很长，如碘129的半衰期长达1590万年。这意味着放射性碘对环境和人类的危害会长期存在，这也是前苏联的切尔诺贝利核事和日本的福岛核事故排出的核废料的不利影响至今还未消除的原因之一。所以，对于放射性的碘的吸收十分重要。

传统的碘吸收方法中，使用重金属等有害材料对碘进行吸收，吸收合成步骤复杂并且成本较高，不利于碘吸收的大规模利用。

发明内容

本发明提供一种含柠嗪酸阴离子的离子液体及其在碘吸收中的应用，离子液体是有阴离子和阳离子组成且在室温附近呈液体的盐，其挥发性低、稳定性强、可设计性高、液程范围广，对于碘吸收是一种理想的绿色溶剂和可设计溶剂。使用离子液体吸收碘，方法简易，操作简单，价格便宜，且对环境友好，具有很高的实际应用价值。

本发明采取的技术方案是，一种含柠嗪酸阴离子的离子液体，该离子液体具有如式(1)或(2)的化学结构式：

优化的，上述含柠嗪酸阴离子的离子液体，式(1)的离子液体通过柠嗪酸与四丁基氢氧化铵混合制备获得，式(2)的离子液体通过柠嗪酸与四丁基氢氧化磷混合制备获得。

一种含柠嗪酸阴离子的离子液体在碘吸收中的应用，包括以下步骤：

1)将柠嗪酸和碱性物质按摩尔比在一定条件下搅拌混合，得到混合物一；

2)将步骤1)制备的混合物一进行干燥，得到柠嗪酸型离子液体；

3)将步骤2)制备的柠嗪酸型离子液体在一定条件下吸收碘；

4)取步骤3)制备的离子液体和碘的混合物，检测离子液体中碘的吸收容量。

优化的，上述含柠嗪酸阴离子的离子液体在碘吸收中的应用，在步骤1)中，混合物一中包含的柠嗪酸与碱性物质的摩尔比为1:1至1:3。。

优化的，上述含柠嗪酸阴离子的离子液体在碘吸收中的应用，在步骤1)中，碱性物质可为四丁基氢氧化磷水溶液、四丁基氢氧化铵水溶液、四乙基氢氧化铵水溶液中的一种或者多种的混合物；所述碱性物质在其水溶液的质量分数为10％至40％。

优化的，上述含柠嗪酸阴离子的离子液体在碘吸收中的应用，在步骤1)中，将柠嗪酸和碱性物质按摩尔比搅拌混合时，保持混合温度在30至90摄氏度之间，搅拌混合时间为10小时。

优化的，上述含柠嗪酸阴离子的离子液体在碘吸收中的应用，在步骤2)中，将步骤1)制备的混合物一进行干燥时，干燥方法可以为真空干燥箱干燥、旋转蒸发干燥、冷冻干燥的一种或多种方法混合使用。

优化的，上述含柠嗪酸阴离子的离子液体在碘吸收中的应用，在步骤3)中，柠嗪酸型离子液体在一定条件下吸收碘时，吸收条件可以为将碘制备为碘蒸汽或者将碘制备为环己烷碘溶液；在步骤4)中，检测离子液体中碘的吸收容量时，可以使用称重法和紫外法对碘的吸收容量进行检测。

优化的，上述含柠嗪酸阴离子的离子液体在碘吸收中的应用，在步骤2)中，对混合物一使用旋转蒸发干燥时，在80摄氏度的温度下蒸发10小时，然后冷冻干燥48小时，得到纯净的四丁基铵柠嗪盐离子液体；在步骤2)中，将混合物一在真空干燥箱内进行干燥时，保持80摄氏度的干燥温度干燥48小时，然后冷冻干燥48小时，得到纯净的四丁基铵柠嗪盐离子液体。

优化的，上述含柠嗪酸阴离子的离子液体在碘吸收中的应用，在步骤3)中，柠嗪酸型离子液体在吸收碘蒸汽法中的碘时，称取柠嗪酸型离子液体盛放在塑料盖里置于可密封试剂瓶底部，称取一定重量的固体碘置于可密封试剂瓶里面，固体碘不与盛放有柠嗪酸型离子液体的塑料盖接触，将试剂瓶密封后置于烘箱中，烘箱加热至80摄氏度加热48小时，此时固体碘升华成碘蒸气并由塑料盖里的柠嗪酸型离子液体吸收；在步骤3)中，柠嗪酸型离子液体在吸收环己烷碘溶液中的碘时，首先称取一定重量的柠嗪酸型离子液体置于试管底部，把固体碘加到环己烷溶液中配制出环己烷碘溶液，量取一定重量的环己烷碘溶液加入到盛放有柠嗪酸型离子液体的试管内。

本申请的技术方案中，柠嗪酸型离子液体由柠嗪酸和碱性物质混合后干燥制得，制备方法简便，对于碘吸收是一种理想的绿色溶剂。柠嗪酸型离子液体的柠嗪酸和四丁基氢氧化磷、四丁基氢氧化铵、四乙基氢氧化铵，价格便宜，且对环境友好。并且本申请的柠嗪酸型离子液体对于碘的吸收率高，并且吸收操作简便，具有很高的实际应用价值

附图说明

图1(a)为本申请的柠嗪酸型离子液体的化学结构式式(1)，图1(b)为本申请的柠嗪酸型离子液体的化学结构式式(2)；

图2为本申请的柠嗪酸型离子液体的EDX能谱图；

图3为柠嗪酸型离子液体的EDX能谱图碳、氮、氧、磷四种元素相对质量分数、理论相对质量分数及误差。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施例进一步阐述本发明的技术特点。

实施例1

一种含柠嗪酸阴离子的离子液体，该离子液体具有如式(1)的化学结构式：

式(1)。式(1)的离子液体通过柠嗪酸与四丁基氢氧化铵混合制备获得。

一种含柠嗪酸阴离子的离子液体在碘吸收中的应用，其特征在于：包括以下步骤：

1)将柠嗪酸和四丁基氢氧化铵水溶液在30摄氏度下搅拌混合10小时，得到混合物一；四丁基氢氧化铵在其水溶液的质量分数为10％；柠嗪酸与四丁基氢氧化铵水溶液中的四丁基氢氧化铵的摩尔比为1:1；

2)将步骤1)制备的混合物一进行干燥，得到柠嗪酸型离子液体；使用的干燥方法为旋转蒸发干燥，具体为在80摄氏度的温度下蒸发10小时，然后冷冻干燥48小时，得到纯净的四丁基铵柠嗪盐离子液体；

3)将步骤2)制备的四丁基铵柠嗪盐离子液体吸收碘蒸汽中的碘，具体步骤为：称取柠嗪酸型离子液体盛放在塑料盖里置于可密封试剂瓶底部，称取一定重量的固体碘置于可密封试剂瓶里面，固体碘不与盛放有柠嗪酸型离子液体的塑料盖接触，将试剂瓶密封后置于烘箱中，烘箱加热至80摄氏度加热48小时，此时固体碘升华成碘蒸气并由塑料盖里的柠嗪酸型离子液体吸收。

4)取步骤3)制备的离子液体和碘的混合物，使用称重法检测离子液体中碘的吸收容量。

实施例2

此实施例与上述实施例的区别在于：一种含柠嗪酸阴离子的离子液体，该离子液体具有如式(1)的化学结构式：

式(1)。式(1)的离子液体通过柠嗪酸与四乙基氢氧化铵水溶液混合制备获得。

一种含柠嗪酸阴离子的离子液体在碘吸收中的应用，包括以下步骤：

1)将柠嗪酸和四乙基氢氧化铵水溶液在90摄氏度下搅拌混合10小时，得到混合物一；四乙基氢氧化铵在其水溶液的质量分数为40％；柠嗪酸与四乙基氢氧化铵水溶液中的四乙基氢氧化铵的摩尔比为1:3；

2)将步骤1)制备的混合物一进行干燥，得到柠嗪酸型离子液体；使用的干燥方法为旋转蒸发干燥，具体为在80摄氏度的温度下蒸发10小时，然后冷冻干燥48小时，得到纯净的四乙基铵柠嗪盐离子液体；

3)将步骤2)制备的四乙基铵柠嗪盐离子液体吸收碘蒸汽中的碘，具体步骤为：称取柠嗪酸型离子液体盛放在塑料盖里置于可密封试剂瓶底部，称取一定重量的固体碘置于可密封试剂瓶里面，固体碘不与盛放有柠嗪酸型离子液体的塑料盖接触，将试剂瓶密封后置于烘箱中，烘箱加热至80摄氏度加热48小时，此时固体碘升华成碘蒸气并由塑料盖里的柠嗪酸型离子液体吸收。

4)取步骤3)制备的离子液体和碘的混合物，使用称重法检测离子液体中碘的吸收容量。

实施例3

一种含柠嗪酸阴离子的离子液体，该离子液体具有如式(2)的化学结构式：

式(2)。式(2)的离子液体通过柠嗪酸与四丁基氢氧化磷混合制备获得。

一种含柠嗪酸阴离子的离子液体在碘吸收中的应用，包括以下步骤：

1)将柠嗪酸和四丁基氢氧化磷水溶液在60摄氏度下搅拌混合10小时，得到混合物一；四丁基氢氧化磷水溶液在其水溶液的质量分数为30％；柠嗪酸与四丁基氢氧化磷水溶液中的四丁基氢氧化磷的摩尔比为1:2；

2)将步骤1)制备的混合物一进行干燥，得到柠嗪酸型离子液体；使用的干燥方法为真空干燥箱干燥，具体步骤为：将混合物一在真空干燥箱内进行干燥时，保持80摄氏度的干燥温度干燥48小时，然后冷冻干燥48小时，得到纯净的四丁基磷柠嗪盐离子液体；

3)将步骤2)制备的四丁基磷柠嗪盐离子液体吸收环己烷碘溶液中的碘，具体步骤为：首先称取一定重量的柠嗪酸型离子液体置于试管底部，把固体碘加到环己烷溶液中配制出环己烷碘溶液，量取一定重量的环己烷碘溶液加入到盛放有柠嗪酸型离子液体的试管内；

4)取步骤3)制备的离子液体和碘的混合物，使用紫外法检测离子液体中碘的吸收容量。

实施例4

此实施例与上述实施例的区别在于：一种含柠嗪酸阴离子的离子液体在碘吸收中的应用，包括以下步骤：

1)将柠嗪酸和四丁基氢氧化铵水溶液加入到反应瓶中密封后、在30摄氏度下混合搅拌10小时后形成四丁基铵柠嗪盐离子液体水溶液，四丁基氢氧化铵水溶液中的四丁基氢氧化铵的质量分数为10％，柠嗪酸与四丁基氢氧化铵水溶液中四丁基氢氧化铵的摩尔比为1:1；

2)称取部分步骤1)制备的离子液体水溶液，80旋转蒸发10小时得到含水较少的四丁基铵柠嗪盐离子液体；

3)将步骤2)制备的四丁基铵柠嗪盐离子液体，冷冻干燥48小时，得到纯净的四丁基铵柠嗪盐离子液体。

实施例5

此实施例与上述实施例的区别在于：一种含柠嗪酸阴离子的离子液体在碘吸收中的应用，包括以下步骤：

1)将柠嗪酸和四丁基氢氧化铵水溶液加入到反应瓶中密封后、在90摄氏度下混合搅拌10小时后形成四丁基铵柠嗪盐离子液体水溶液，柠嗪酸与四丁基氢氧化铵水溶液中的四丁基氢氧化铵的摩尔比为1:2，四丁基氢氧化铵水溶液中四丁基氢氧化铵的质量分数为30％；

2)称取部分步骤1)制备的离子液体水溶液，80旋转蒸发10小时得到含水较少的四丁基铵柠嗪盐离子液体；

3)将步骤2)制备的四丁基铵柠嗪盐离子液体，冷冻干燥48小时，得到纯净的四丁基铵柠嗪盐离子液体。

实施例6

此实施例与上述实施例的区别在于：一种含柠嗪酸阴离子的离子液体在碘吸收中的应用，包括以下步骤：

1)将柠嗪酸和四丁基氢氧化铵水溶液加入到反应瓶中密封后、在50摄氏度下混合搅拌10小时后形成四丁基铵柠嗪盐离子液体水溶液，按柠嗪酸与四丁基氢氧化铵水溶液中四丁基氢氧化铵的摩尔比为1:3，四丁基氢氧化铵水溶液中的四丁基氢氧化铵的质量分数为40％；

2)称取部分步骤1)制备的离子液体水溶液，80旋转蒸发10小时得到含水较少的四丁基铵柠嗪盐离子液体；

3)将步骤2)制备的四丁基铵柠嗪盐离子液体，冷冻干燥48小时，得到纯净的四丁基铵柠嗪盐离子液体。

实施例7

此实施例与上述实施例的区别在于：一种含柠嗪酸阴离子的离子液体在碘吸收中的应用，包括以下步骤：

1)将柠嗪酸和四丁基氢氧化铵水溶液加入到反应瓶中密封后、在50摄氏度下混合搅拌10小时后形成四丁基铵柠嗪盐离子液体水溶液，柠嗪酸与四丁基氢氧化铵水溶液中的四丁基氢氧化铵的摩尔比为1:3，丁基氢氧化铵水溶液中四丁基氢氧化铵的质量分数为40％；

2)称取部分步骤1)制备的离子液体水溶液，用真空干燥箱在80摄氏度干燥48小时得到含水较少的四丁基铵柠嗪盐离子液体；

3)将步骤2)制备的四丁基铵柠嗪盐离子液体，冷冻干燥48小时，得到纯净的四丁基铵柠嗪盐离子液体。

实施例8

此实施例与上述实施例的区别在于：一种含柠嗪酸阴离子的离子液体在碘吸收中的应用，包括以下步骤：

1)将柠嗪酸和四丁基氢氧化磷水溶液加入到反应瓶中密封后、在50摄氏度下混合搅拌10小时后形成四丁基磷柠嗪盐离子液体水溶液，柠嗪酸与四丁基氢氧化磷水溶液中四丁基氢氧化磷的摩尔比为1:3，四丁基氢氧化磷水溶液中四丁基氢氧化磷的质量分数为40％；

2)称取部分步骤1)制备的离子液体水溶液，用真空干燥箱在80摄氏度干燥48小时得到含水较少的四丁基磷柠嗪盐离子液体；

3)将步骤2)制备的四丁基磷柠嗪盐离子液体，冷冻干燥48小时，得到纯净的四丁基磷柠嗪盐离子液体，结构式如图1(b)所示；

4)对步骤3)中的四丁基铵柠嗪盐离子液体进行EDX能谱测试，测试结果如图2所示。

5)对步骤4)中的EDX能谱分析可得到碳元素、氮元素、氧元素、磷元素的相对质量分数分别为79.91％、1.28％、8.49％、10.32％，与理论质量分数相比误差很小，如图3所示。

实施例9

此实施例与上述实施例的区别在于：一种含柠嗪酸阴离子的离子液体在碘吸收中的应用，包括以下步骤：

1)称取1克四丁基磷柠嗪盐离子液体置于试管底部；

2)配把固体碘加到环己烷溶液中，配出0.5克/升碘的环己烷溶液，并进行紫外分析。

3)量取5毫升步骤2)中0.5克/升碘的环己烷溶液置于盛放有1克四丁基磷柠嗪盐离子液体的试管里面；

4)48小时后，取1.5毫升碘的环己烷溶液进行紫外分析；

对比步骤2)的紫外峰高和步骤4)的紫外峰高得出碘的去除率为99.4％。

实施例10

此实施例与上述实施例的区别在于：一种含柠嗪酸阴离子的离子液体在碘吸收中的应用，包括以下步骤：

1)称取1克四丁基磷柠嗪盐离子液体盛放在塑料盖里置于可密封试剂瓶底部；

2)称取5克固体碘置于步骤1)中的可密封试剂瓶里面，不与步骤1)中的两个塑料盖接触。

3)把步骤2)中的试剂瓶密封；

4)把步骤3)中的试剂瓶置于烘箱中80摄氏度加热48小时，此时固体碘升华成碘蒸气；

5)关闭步骤4)烘箱使其冷却至室温；

6)称取盛放四丁基磷柠嗪盐离子液体的塑料盖的质量得到碘的吸收量为：18.3摩尔碘/摩尔离子液体。

当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不限于上述举例，本技术领域的普通技术人员，在本发明的实质范围内，作出的变化、改型、添加或替换，都应属于本发明的保护范围。