文系统综述了近年来使用离子液体萃取重金属离子的研究进展，详细讨论了离子液体萃取重金属离子的原理和 影响因素，包括螯合剂浓度、萃取时间、萃取温度、离子液体组成、溶液 pH 值、金属离子初始浓度、干扰离子 以及水/离子液体质量比等。进一步介绍了提高离子液体萃取性能的措施以及金属离子的脱除与离子液体的回收 状况，以及该萃取方法在废水处理、重金属离子分析和冶金中的研究与应用现状，最后指出其未来发展方向是 合成功能化离子液体、提高萃取效率，以实现其工业化应用。 关键词：离子液体；重金属；萃取；影响因素 中图分类号：TQ 028 文献标志码：A 文章编号：1000–6613（2013）11–2757–08

　　2.4 离子液体组成 De los Rios 等[27]通过合成 6 种组成不同的离子 液体[Mtoa]Cl（甲基三辛基氯化铵） 、[Omim][PF6] （ （1-辛基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐） [Bmim][PF6] 1、 丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐） 、[Omim][BF4]（1-辛 基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐） 、[Omim][NTf2]（1-辛 基 -3- 甲 基 咪 唑 双 [ 三 氟 甲 磺 酰 基 ] 酰 亚 胺 ） 、 ] [Bmim][NTf2（1-丁基-3-甲基咪唑双[三氟甲磺酰基] 酰亚胺） 在相同 pH 值和温度条件下研究了离子液 ， 体阴阳离子组成对 Zn2、Cd2和 Fe3萃取效率的影 响。发现不同咪唑基离子液体对 Zn2和 Cd2的萃取 与阴离子的 能力大小依次为[BF4−][PF6−][NTf2−]， 亲水性大小顺序一致，并且烷基链长度的增加能有 效提高离子液体对 Zn2和 Cd2的萃取效率。对于 Fe3的萃取来说，阳离子为季铵盐的离子液体萃取 能力明显高于咪唑基的离子液体。此外，对于咪唑 基离子液体， 阴离子为[PF6−]的离子液体对 Fe3的萃 取能力要高于阴离子为[NTf2−]的离子液体。 李长平等[24]在相同 pH 值和温度条件下，研究 了[Hmim][PF6]、[Omim][PF6]和[Bmim][PF6]三种碳 发现 链长度的离子液体对 Co2和 Cd2的萃取能力， 对 Co2 和 Cd2 的 萃 取 率 从 大 到 小 顺 序 为 [Omim][PF6][Hmim][PF6][Bmim][PF6]。这表明碳 链长度的增加有助于提高离子液体对 Co2和 Cd2 的萃取性能，这是因为碳链长度的增加会增强离子 液体的疏水性。 Lee[28]研究了 pH 值分别为 5.9、2.8 和 3.4 时 8 种吡咯、吡啶和哌啶基离子液体在室温下从水相中 萃取 Ag、Pd2和 Au3的能力，发现含有双硫基或 腈基的离子液体可以将 Ag完全萃取出水相，而含 有烯基的离子液体对于 Ag的萃取能力不高，这说 明 C=C 与 Ag的结合能力远低于双硫基和腈基， 而对于 Pd2和 Au3的萃取，含有烯基、双硫基或腈 基的离子液体都表现出很高的萃取能力。 发 Papaiconomou 等[29]对此进行了进一步研究， 现与阳离子为吡咯或吡啶的离子液体相比，阳离子 为哌啶或咪唑的离子液体对重金属离子的萃取能力 要低得多，而含有腈基的离子液体对于 Ag和 Pd2 则表现出良好的萃取率和选择性。 2.5 pH 值 pH 值的大小会影响配体表面反应性能、 溶剂的 电负性、 离子价态和金属离子在水相中的溶解程度， 因而体系 pH 值对离子液体萃取金属离子有着重要 影响。

　　Cu2的特征吸收光谱在 769 nm 出现蓝移，这表明 Cu2与吡啶在水相中发生了反应，并且 Cu2与吡啶 的 N 原子间存在很强的作用力， 因而 Cu2在离子液 体中的萃取同样遵循离子交换机制。

　　2.1 螯合剂 在大部分离子液体构成的两相分离体系中，有 机金属螯合物或配体的存在会大幅提高金属离子的 （双硫腙、 EDTA） 萃取率。 李长平等[24]研究了螯合剂 （ 的加入对于离子液体[Bmim][PF6] 1-丁基-3-甲基咪 2 2 唑六氟磷酸盐）萃取 Co 和 Cd 性能的影响，发现 加入双硫腙后，Co2和 Cd2的萃取率分别由原来的 2.06%和 1.82%提高到 96.37%和 93.68%，而加入 EDTA 时萃取率分别增加至 90.47%和 93.11%， 且达 到萃取平衡的时间均由原来的 5 min 缩短到 3 min。 在离子液体-双硫腙体系中，Co2 的萃取率要高于 Cd2，而在离子液体-EDTA 体系中则相反，这可能 是因为螯合剂种类的变化改变了螯合剂在离子液体 中的溶解度，从而影响重金属离子在萃取过程中与 螯合剂的结合。 2.2 萃取时间 Fischer 等[25]进行了时间分辨的液相微萃取实 验，研究了萃取时间对 Ag、Cd2、Cu2、Hg2、 Pt Sn （温度为 20 ℃， Pb2、 2、 2和 Zn2萃取率的影响 2 2 pH 值为 7.5，Ag 、Cd 、Hg 、Pb2、Pt2和 Sn2 初始浓度为 7.5 μg/L，Cu2 、Zn2 初始浓度为 75 。随着萃取的进行，金 μg/L，Vaq∶VIL 为 2000∶1） 属离子在水相中的浓度不断降低，达到某一数值后 将保持恒定，说明此时萃取已经达到平衡。但不同 的金属离子达到萃取平衡的时间不同，Ag、Hg2 和 Pb2只要 60 min 即可达到萃取平衡， Cu2、 2 而 Sn 2 2 需要 120 min 才能达到萃取平衡， Cd 、 Pb 和 Sn2 则需要更长的时间。 2.3 萃取温度 温度会影响离子液体的黏度、溶解性能以及传 质效率，从而影响配合物的形成以及萃取效率。 温度在 10～ Ashkenani 等[26]研究了溶液 pH 值为 3.0、 60 ℃范围内对[Hmim][PF6]（1-己基-3-甲基咪唑六 氟磷酸盐）萃取 Au3、Ag的影响，发现随着温度 的增加，萃取率不断提高，但当温度超过 25 ℃时， 萃取率将接近 100%。低温下萃取效率低可能是由 于低温导致液体黏度增加，从而降低了金属离子在 离子液体中的扩散能力。

　　Reyna Gonzalez 等 [22-23] 通 过 循 环 伏 安 法 、 FT-IR、 核磁共振和 UV-vis 光度法进一步研究了 Cu2 和[3-BuPy][NTf2]（3-BuPy 表示 3-丁基吡啶）在水 中的配位形式。结果表明，吡啶环会先与水发生质 子交换生成[3-BuPy]，继而在萃取过程中与 Cu2 形成不稳定的配合物，吡啶与水的反应主要是吡啶 中 N 原子与水中的—OH 间形成氢键所致。同时，

　　二次污染。而绿色的生物材料和树脂分离萃取技术 因此研究者开 却面临着萃取效率低的技术难题[8-9]， 始把目光投向有“绿色溶剂”之称的离子液体。众多 研究表明，离子液体不仅可以取代传统有机溶剂用 于重金属离子的萃取分离，而且对环境造成的污染 很小[10-11]。 离子液体具有以下物理化学特性：挥发性低、 电化学窗口宽、导电性强、离子迁移率高、容易回 收以及结构特性可调等[12-14]。鉴于此，离子液体正 越来越广泛地被用于有机合成、 分析化学、 电化学、 [15-19] 。 溶剂萃取、反应催化等过程的研究中 本文系统地介绍了离子液体萃取重金属离子的 机制和影响因素，介绍了提高萃取效率的措施以及 重金属离子的脱除与离子液体的回收状况，最后指 出了该方法在重金属离子萃取分离方面的研究现 状，并展望了离子液体萃取重金属离子的未来研究 方向。

　　收稿日期：2013-03-18；修改稿日期：2013-05-31。 基金项目：国家自然科学基金（21276275、21206193、21036008、 20976194、20806091）、教育部新世纪优秀人才支持计划（NCET-120970）及中国石油大学（北京）基本科研基金（KYJJ2012-03-23、 KYJJ2012-03-25）项目。 第一作者：陈仁坦（1988—），男，硕士研究生。联系人：刘植昌， 教授，博士生导师。

　　（中国石油大学（北京）重质油国家重点实验室，北京 102249） 摘 要：离子液体作为一种新型的绿色溶剂，在重金属离子萃取分离方面较传统的有机溶剂有显著的优势。本