咪唑类及吡啶类离子液体降解性的研究
离子液体是由有机阳离子和无机或有机阴离子组成的室温熔融盐。因为其具有蒸气压低、热稳定性好、溶解范围广等优点，被认为是一种可以替代传统有机溶剂的“绿色”溶剂。目前，离子液体对环境影响的研究主要集中在离子液体对不同生物体系毒性的影响，对离子液体生物降解性方面的研究较少。本文选取了5种常见的咪唑类离子液体以及3种吡啶类离子液体作为研究对象，采用活性污泥法和光催化法研究这些离子液体的降解性。主要研究内容包括以下3部分：
(1)研究了五种咪唑类离子液体的生物降解性，包括1-丁基-3-甲基咪唑氯盐，1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐，1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐，1-己基-3-甲基咪唑氯盐和1-辛基-3-甲基咪唑氯盐。主要研究了驯化时间、离子液体浓度、侧链长度及阴离子对离子液体生物降解性的影响，并且分析了甲基丁基咪唑阳离子可能的降解产物及降解途径。其中1-丁基-3-甲基咪唑氯盐，1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐和1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐可以部分降解，降解速率依次升高；而1-己基-3-甲基咪唑氯盐和1-辛基-3-甲基咪唑氯盐不易被生物降解。
(2)研究了三种烷基吡啶类离子液体的生物降解性，包括N-丁基吡啶氯盐，N-己基吡啶氯盐和N-辛基吡啶氯盐。采用HPLC-MS方法测定了降解产物阳离子。研究表明，N-丁基吡啶氯盐较N-己基吡啶氯盐更易降解，而N-辛基吡啶氯盐不易生物降解。N-丁基吡啶氯盐和N-己基吡啶氯盐的降解过程符合零级动力学方程。吡啶阳离子的降解过程包括烷基末端碳链的氧化以及吡啶环的开环氧化过程，中间产物最终转化为NH4+，CO2和H2O。N-丁基吡啶氯盐初始浓度为300 mg/L时，降解24小时COD去除率可达92.5％。
(3)采用p25纳米TiO2光催化与生物降解相结合的方法，考察了三种1，3-二烷基咪唑氯型离子液体的降解过程，并用HPLC-MS方法鉴定了光催化降解的碎片和可能的结构。结果表明：在相同条件下，三种离子液体光催化降解的速率次序为1-丁基-3-甲基咪唑氯盐[BMIM]Cl＞1-己基-3-甲基咪唑氯盐[HMIM]Cl≈1-辛基3-甲基咪唑氯盐[OMIM]Cl。[BMIM]Cl的光催化降解过程符合一级动力学方程，最佳催化剂用量为0.5 g/L。HPLC-MS分析表明，光催化降解是咪唑开环氧化的过程，生成众多部分氧化碎片。离子液体水溶液的光催化预处理有利于提高其后续的活性污泥生物降解性能。
离子液体;生物降解性;降解产物;光催化;室温熔融盐
北京化工大学
硕士
化学工程与技术
李春喜
2010
中文
O645.4
65
2010-08-30（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）