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液-液萃取分离体系分子间相互作用的光谱研究; Spectral studies on intermolecular interactions in the liquid-liquid extraction separation system
李晓佩
学位类型博士
导师刘会洲
2015-03
学位授予单位中国科学院研究生院
学位专业化学工艺
关键词分离体系 分子间相互作用 和频光谱 红外反射光谱 异步相关谱
摘要从微观角度来看,分离体系中分子之间的相互作用决定着分离的结果和效率,对分离体系中分子间相互作用的认识,有助于控制和选择最佳的分离工艺,因此开展分离体系中分子间相互作用的研究意义重大。本论文采用光谱方法,从分子层次研究了有机膦萃取体系中萃取剂分子-无机盐离子的界面相互作用,双水相萃取体系中聚合物和金属离子的相互作用。基于异步相关谱,提出了检测分离体系中分子间弱相互作用的新方法,并把这些方法应用于了解不同萃取剂分子间的偶极-偶极相互作用、金属离子和萃取剂分子间的离子-偶极相互作用以及双水相萃取体系中聚合物和蛋白质之间的相互作用。主要研究内容与结果如下: 利用红外反射光谱、和频光谱和31P核磁谱对三辛基氧膦(TOPO)和萃原液中共存离子的界面相互作用进行了研究。实验结果表明,在高浓度时(≥4 M),半径小,带电量高的Mg2+会促使界面上TOPO分子的去水化,减小TOPO与下相溶液的接触,因此,高浓度的镁离子会降低TOPO对目标金属离子的萃取率。而极化率高,体积大的SCN-有利于界面上TOPO分子的水化,因此可增强TOPO与下相水溶液的接触,使TOPO的萃取率提高。该研究从分子水平解释了共存离子对有机膦萃取剂萃取效率的影响,有助于对实际萃取过程的理解和优化。 利用二阶导红外光谱、拉曼光谱和23Na核磁等方法探究了双水相萃取体系中阳离子与聚氧乙烯-聚氧丙烯共聚物(PEO-PPO)之间的相互作用。研究结果表明Na+和K+与PEO-PPO间存在直接的相互作用。这部分的研究为阳离子与水溶性聚合物间的相互作用提供了分子水平的证据,为正确理解双水相的分相行为以及其萃取机理提供了前提。 为了探究分离体系中的分子间弱相互作用,提出了基于改良参比光谱的异步相关方法(ASMR)。ASMR方法是异步正交设计方法(AOSD)的进一步改进。因为尽管AOSD方法是表征弱分子间相互作用的可靠工具,然而由于噪声的影响,AOSD谱中会出现多余的交叉峰或者本该出现的交叉峰被噪声淹没,这会造成谱图的过度或错误解读,得出与事实不相符的结论。针对这一问题提出的ASMR谱具有更高的信噪比,更有利于对分离体系中分子间弱相互作用的检测和分析。 当分离体系中相互作用的两物质仅一个物质含有特征吸收峰时,数学分析和实验结果表明ASMR谱无法反映分子间相互作用导致的峰强变化。峰强变化的无法判断,一方面无法得知,在分子间相互作用下谱图变化的综合信息;另一方面,可能对分离体系中分子间相互作用的判定给出错误的结论,因为当分子间相互作用只导致峰强的变化和P、Q之间不存在相互作用时,交叉峰的强度都为零。针对这一问题,提出了带有辅助交叉峰的ASMR方法(ASAP)。研究结果表明ASAP方法可成功解决上述问题。 实现了分离体系中分子间弱相互作用的定量表征,提出了一种求解相互作用两物质摩尔比的方法,称为移动窗口ASMR方法(MWASMR)。该方法不受连续变化法和摩尔比法要求的限制,为确定分离体系中相互作用两物质的摩尔比提供了更加实用的方法。
语种中文
文献类型学位论文
条目标识符http://ir.ipe.ac.cn/handle/122111/20326
专题研究所(批量导入)
推荐引用方式
GB/T 7714
李晓佩. 液-液萃取分离体系分子间相互作用的光谱研究, Spectral studies on intermolecular interactions in the liquid-liquid extraction separation system[D]. 中国科学院研究生院,2015.
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