反氣相色譜法測定1—丁基—3甲基咪唑醋酸鹽的溶解度參數(shù)

馬寧寧 周紅杰 韓月 王愛春

摘要：本文采用反氣相色譜法（IGC），于323.15～353.15K溫度范圍內(nèi)測定了1-丁基-3甲基咪唑醋酸鹽的漢森溶解度參數(shù)（δT）及相關(guān)指標(biāo)，測定了離子液體的氫鍵力參數(shù)（δh）；離子液體的漢森溶解度參數(shù)δ■■=δ■■+δ■■+δ■■，這一結(jié)果對研究離子液體的溶液性質(zhì)和應(yīng)用有指導(dǎo)作用。

關(guān)鍵詞：反氣相色譜 離子液體 漢森溶解度參數(shù)

1 實驗部分

1.1 材料與試劑

1-丁基-3甲基咪唑醋酸鹽[C4C1IM][OAC]，純度>98%，（中科院蘭州化物所）正戊烷、正辛烷、正壬烷、正癸烷、正十一烷、正十二烷、丙酮、2-丁酮、2-戊酮、甲苯、1，2-二氯乙烷、甲醇、乙醇、1-丙醇、2-丙醇、吡啶、三氯甲烷均為色譜純（阿拉丁試劑（上海）有限公司）。

1.2 儀器與方法

TECHCOMP 7890Ⅱ型氣相色譜，配有熱導(dǎo)檢測器，以氫氣作為載氣，流速為20ml/min（用皂膜流量計校準），汽化室和檢測器的溫度均為250℃。將離子液體用丙酮溶解，然后向溶液中加入80～100目chromosorb PAW，混合均勻。常溫下待溶劑揮發(fā)后，用抽吸法裝入不銹鋼U形色譜柱管（1000mm×2mm）后于80℃條件下老化6h。將各探針分子分別于323.15、333.15、343.15、353.15 K的柱溫下重復(fù)測3次，每次進樣量為0.1μL，所得保留時間取平均值（用正戊烷標(biāo)定死時間）。

2 數(shù)據(jù)處理

從反氣相色譜實驗直接得到的是探針溶劑在色譜柱中的保留時間， 其凈保留體積VN遵循標(biāo)準色譜方程[1]：

VN=JU0tR′■×（1-■）（1）

式中：VN——探針分子的凈保留體積，L；

U0——載氣流速，ml/min；

tR′=tr-tm是探針溶劑和正戊烷的保留時間之差， 即探針溶劑的凈保留時間，min；

Tcol——色譜柱的溫度，K；

Tr——室溫，K；

P0W——水在室溫時的飽和蒸汽壓，kPa；

P0——色譜柱的出口壓力，kPa；

J——非理想氣體壓縮性（色譜柱的進口和出口壓力不同）的校正因子表達[2]，如公式（2）：

J=■■（2）

式中：Pi——色譜柱的進口壓力，kPa；

P0——色譜柱的出口壓力，kPa；

探針分子的特性保留體積為：

Vg=■（3）

式中：VN——探針分子的凈保留體積，L；

m——離子液體的質(zhì)量，kg；

Flory-Huggins相互作用參數(shù)χ12∞直接反映溶劑與離子液體之間的相容性。

溶劑與離子液體的相互作用參數(shù)χ12∞的計算公式如下：

χ12∞=ln（■）-P■■■（4）

式中：R——氣體常數(shù)；Vg——探針分子的特性保留體積，L；P■■——探針分子在柱溫時的飽和蒸汽壓，kPa，由Antoine方程確定；M1——探針分子的摩爾質(zhì)量，g/mol；B11——探針分子的第二維利系數(shù)，按式（5）計算

■=0.430-0.886*■-0.694*（■）2-0.0375*（n-1）*（■）4.5（5）

式中：Tc——探針分子的臨界溫度，K；

Vc——探針分子的臨界體積，L；

n是溶劑分子中碳原子的數(shù)目。

Hansen CM將離子液體的溶解度參數(shù)分為三種：色散力參數(shù)，極性力參數(shù)和氫鍵參數(shù)。測定不同的溶解度參數(shù)，選用不同的溶劑；測定色散力參數(shù)選用的是只有色散力的烷烴類溶劑：正辛烷，正壬烷，正癸烷，正十一烷，正十二烷；測定極性力參數(shù)選用的是具有極性的酮類溶劑：丙酮，2-丁酮，2-戊酮，甲苯，1，2-二氯乙烷；測定氫鍵力參數(shù)選用的是具有氫鍵力的醇類溶劑：甲醇，乙醇，1-丙醇，2-丙醇，吡啶，三氯甲烷。

3 [C4C1IM][OAC]的漢森溶解度參數(shù)

色散力參數(shù)、極性力參數(shù)隨著溫度的升高而增大，而氫鍵力參數(shù)隨著溫度的升高先增大后減小，漢森溶解度參數(shù)隨著溫度的升高而增大。

4 結(jié)論

本文利用反氣相色譜法測定了不同溫度下探針溶劑的保留時間， 計算出探針溶劑與[C4C1IM][OAC]的漢森溶解度參數(shù)。每種溶質(zhì)都有這三種參數(shù)，這些參數(shù)的獲得，為研究離子液體與溶劑的相溶性提供了理論依據(jù)。

參考文獻：

[1]Cruickshank，A.J.B.，Windsor，M.L.，Young，C.L.The use of gas-liquid chromatography to determine activity coefficients and second virial coefficients of mixtures.Proc.R.Soc.London 1966，A295，259-270.

[2]Qiang Wang，Yali Chen，Lishuang Deng，etal. Determination of the solubility parameter of ionic liquid 1-allyl-3-methylimi-

dazolium chloride by inverse gas chromatography[J].Journal of Molecular Liquids.180（2013）：135-138.

[3]Andrzej Marciniak.The Solubility Parameters of Ionic Liquids[J].Int.J.Mol.Sci.2010，11：1973-1990.