正确运用离子液体-正视离子液体的优越性及其不容忽视的潜在隐患

2016-11-10 11:16:00 adman 60

离子液体作为一种全新的功能化介质和材料,已在材料、化工、生物质、电化学等诸多领域展现了良好的应用前景,其应用领域也从化学制备扩展到了环境科学、材料科学和工程技术等领域。化学工业是国民经济的支柱产业,但传统化学工业存在能耗高、物耗高、污染严重等问题。实践证明,新型介质的出现往往能够产生工艺过程的重大革新,从而大幅度降低能耗、物耗和污染。离子液体作为一种新型介质,为节能减排及实现物质温和转化提供了新的途径。离子液体已引起国内外的广泛关注,已逐渐成为国际化学化工领域的研究前沿和热点。离子液体之所以在众多领域得到越来越广泛的应用,源于其具有独特的物理化学性质,例如液态温度范围宽、几乎可忽略的挥发性、电化学窗口宽,尤其是其性质可调。对其微观结构与物理化学性质之间定量关系的全面掌握、调控及建立相关性质的计算模型,是离子液体筛选、设计以及获得工业化应用的前提。离子液体或作为“绿色”介质,或作为催化材料,或二者兼而有之。离子液体向工业化推进的速度以及所展现的巨大潜力仍令人鼓舞。在生物质能源利用方面,研究表明离子液体对于纤维素的溶解处理具有良好的效果,开发新型、低毒、价廉且高效溶解纤维素的离子液体成为该领域的重要研究内容。在能源及环境方面,采用离子液体可以对二氧化碳进行高效、高选择性、环境友好的捕集或固定。离子液体还可作为新型材料、润滑剂等,它的研究与开发对国家能源及国防安全具有重要意义。

        有分析认为,未来10年(2010-2020)全球离子液体需求将大幅增长,2020年的销售额将从当前(2010年)的约3亿美元强劲增长至34亿美元。目前,离子液体已在聚合反应、选择性烷基化和胺化反应、酰基化反应、酯化反应、催化加氢反应、烯烃的环氧化反应、电化学合成、支链脂肪酸的制备等方面显示出应用成效和优势,如反应速度快、转化率和选择性高、催化剂可循环重复利用等优点。将来,离子液体可能实现大规模应用或引领高新技术发展的方向还有溶剂萃取、物质的分离和纯化、废旧高分子化合物的回收、燃料电池和太阳能电池、工业废气中二氧化碳的提取、核燃料和核废料的分离与处理等。就在离子液体应用研究如火如荼之时,我们万万不可忘记,任何事物都是具有两面性,利与弊是孪生体。我们在利用利之时,不要忘记其可能存在的弊端。

       天津大学的毛大庆和南开大学的罗义等人的研究结果,就对我们开展离子液体应用给出了一个令人吃惊的提醒。

据美国化学会《化学与工程新闻》(C&EN)周刊网站2014430日报道,我国南开大学环境科学与工程学院教授罗义Yi Luo音译)博士和天津大学环境科学与工程学院毛大庆(Daqing Mao音译)等人的研究结果表明,离子液体作为绿色化学的环境友好型溶剂,可以替代传统的溶剂特别是挥发性有机溶剂。但是它的使用也有令人担忧的一面,增加细菌细胞膜的渗透性,有助于抗性基因在微生物之间的转移或传播。提升抗性的离子液体的结构式化学名称为1-butyl-3-methylimidazolium hexafluorophosphate翻译成中文为1-丁基-3-甲基六氟磷酸盐咪唑鎓或者1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐,通过该离子液体可以提升抗生素抗性基因在细菌之间的转移。

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