活性炭へのイオン液体の吸着に対する組成と構造効果

過去数年間、イオン液体（IL）の用途と多様性は増加しており、大規模に使用するには廃水流からの除去/回復が必要です。活性炭素（ACS）への吸着がこの目的のために最近提案されており、この研究は、IL化学構造（陽イオン側鎖、ヘッドグループ、アニオン型、および官能基の存在）の影響の系統的分析を提示します。水溶液からの市販のAC。ここでは、イミダゾリウム、ピリジニウム、ピロリジニウム、ピロリジニウム、ピペリジニウム、ホスホニウム、およびアンモニウムベースのカチオンおよび異なる疎水性および疎水性の陰イオンを含む21個の新しいILの吸着が実験的に測定されています。この貢献により、以前の研究で研究されたIL化合物の範囲の拡大が可能になり、ACへの吸着によるIL構造の影響をよりよく理解することができます。さらに、COSMO-RSメソッドを使用して、測定された吸着等温線を分析し、IL化合物とAC表面/水溶媒間の異なる相互作用の観点から、吸着プロセスにおけるカチオン性およびアニオン構造の役割の理解を可能にします。この研究の結果は、水溶液から非常に異なる化学的性質でILを除去/回復するための効果的な操作として、吸着の開発に関する新しい洞察を提供します。

The applications and variety of ionic liquids (ILs) have increased during the last few years, and their use at a large scale will require their removal/recovery from wastewater streams. Adsorption on activated carbons (ACs) has been recently proposed for this aim and this work presents a systematic analysis of the influence of the IL chemical structures (cation side chain, head group, anion type and the presence of functional groups) on their adsorption onto commercial AC from water solution. Here, the adsorption of 21 new ILs, which include imidazolium-, pyridinium-, pyrrolidinium-, piperidinium-, phosphonium- and ammonium-based cations and different hydrophobic and hydrophilic anions, has been experimentally measured. This contribution allows an expansion of the range of IL compounds studied in previous works, and permits a better understanding of the influence of the IL structures through the adsorption on AC. In addition, the COSMO-RS method was used to analyze the measured adsorption isotherms, allowing the understanding of the role of the cationic and anionic structures in the adsorption process, in terms of the different interactions between the IL compound and AC surface/water solvent. The results of this work provide new insights for the development of adsorption as an effective operation to remove/recover ILs with very different chemical nature from water solution.