离子液体键合硅胶吸附苯酚类污染物机理和构效关系研究

咪唑类离子液体键合硅胶制备固相萃取剂，同时利用了离子液体和载体的各自优点，引起关注。但较少涉及其吸附机制的研究，缺失指导开发此类固相萃取剂的理论依据。本项目以硅胶为载体，苯酚类污染物为目标分析物，通过化学键合法，分别制备出系列由不同阴离子组成的咪唑离子液体键合硅胶和不同烷基、不同取代位置的咪唑离子液体键合硅胶固相萃取剂并表征。进行咪唑离子液体键合硅胶吸附苯酚类污染物吸附等温线、吸附动力学、吸附热力学研究，并与最常用的ODS-C18固相萃取剂的吸附性能进行对照。借助计算机模拟不同咪唑类离子液体键合硅胶与水相中的苯酚类污染物之间的相互作用，阐明组成离子液体阴阳离子的结构、分析对象的结构与吸附效能之间的关系，揭示离子液体键合硅胶选择性吸附苯酚类污染物的作用机制。为按需设计出通用性较强、吸附过程可逆且回收率高、具有较低空白值的功能化离子液体键合硅胶固相萃取剂提供理论依据。

制备、表征了27种咪唑离子液体修饰硅胶。通过静态吸附实验研究了相关参数的影响，探讨了不同结构的固相萃取剂对酚类污染物的选择性吸附规律，提出了吸附机理。通过动态吸附实验优化洗脱剂类型、浓度，评价固相萃取剂的使用寿命。该研究成果提供了新型固相萃取剂，为按需设计咪唑类离子液体修饰硅胶提供理论指导。.主要结论如下：.1. 咪唑离子液体修饰硅胶具有阴离子交换和静电作用的性质，易吸附低pKa值的酚类化合物。咪唑环上甲基位置的不同，对静电作用有较大影响。pH 5-9 2,4-DNP吸附量遵循：SilprM1M2ImCl≈SilprM1ImCl＞SilprM4ImCl＞SilprM2ImCl＞SilprImCl。.2. 随着烷基链的增长，N-烷基咪唑键合硅胶对2,4-DNP的吸附量减小，对2-NP、3-NP和4-NP的吸附量增大。.3. 吸附2,4-DNP遵循：SilprM4ImTf2N<SilprM4ImPF6<SilprM4ImBF4，该顺序与阴离子范德华体积大小顺序相反，与阴离子亲水性大小顺序相同。.4. SilprP3NImBr和SilprSP3NImBr对2,4-DNP的吸附量大可归功于氨基与2,4-DNP阴离子间额外的静电作用。不同的偶联剂也影响氨丙基咪唑键合硅胶的吸附能力。丙基连接的SilprP3NImBr吸附量明显高于二丙基硫醚连接的SilprSP3NImBr。.5. 吸附2,4-DNP遵循SiVBIm1Br>SiVBIm1BF4>SiVBIm1PF6；对SBA-15系列，SBA-15992prIm2Cl<SBA-15609VBIm1Br<SBA-15650prIm2Cl<SBA-15992prIm2C4Cl< SBA-15992prIm2C8Cl。.6. SilprBImCl、SilprNImCl、SilprAImCl均易吸附2,4-DNP；对于共修饰而言，SilprDBImCl对2,4-DNP吸附量明显高于SilprBImCl； SilprDAImCl和SilprBAImCl则明显小于SilprAImCl和SilprBImCl。.7. 吸附的2,4-DNP，均能用盐酸洗脱，多次吸附-洗脱循环，回收率无明显降低。.8. 作为项目拓展，发现溶液中的阴离子将抑制吸附过程。该结果为利用加成、聚合等反应制备新型的离子液体修饰硅胶提供重要信息。