离子液体体系吸收分离芳香族挥发性有机化合物的研究进展

应天彪，张瑞娜，刘华彦，崔国凯，卢晗锋

（浙江工业大学 化学工程学院 能化反应工程研究所，浙江 杭州 310014）

挥发性有机化合物（VOCs）不仅威胁人们的生命健康、污染环境，而且损害经济的健康发展，对VOCs的治理刻不容缓。当前去除气态VOCs的技术大致可以分为两类：破坏法和回收法。破坏法主要包括燃烧或催化氧化法[1-5]、生物降解法[6-8]和等离子体法[9-11]等；回收法主要包括冷凝[12-13]、吸收[14-15]、吸附[16-18]和膜分离[19-20]等。由于回收法操作简单、效率高、能耗低、无CO2排放，被认为是很有前途的VOCs去除方法。VOCs捕集和分离的关键因素之一是液体吸收剂或固体吸附剂的选择，它决定了分离效率。有机溶剂[21]、表面活性剂[22-23]和微乳液[24]是主要的VOCs吸收剂，但它们的再生过程往往伴随着二次污染。固体吸附剂包括硅胶[25]、活性炭[26-27]、沸石[28-30]和金属有机骨架材料[31-32]，具有高比表面积和孔隙率，对气态VOCs的吸附容量高，但存在防潮性差、热稳定性低等缺点。此外，膜分离是一种节能的VOCs去除方法，但总伴随着VOCs的释放。因此，应开发无二次污染的VOCs捕集和分离替代材料。

文艺性戏仿是一种通过滑稽仿讽的方式来模仿、调侃或评论原作的独特创作形式，主要针对原作主题、作者、风格或其他方面内容。③ 参见维基百科对Parody（戏仿）的定义，载https://en.wikipedia.org/wiki/Parody，最后访问日期：2018年9月11日。我国著作权司法实践中最著名的戏仿案例当属《一个馒头引发的血案》，胡戈从电影《无极》剪辑创作出了该戏仿短视频作品，并表达出了新的幽默、讽喻与批判性风格。

离子液体作为一类新兴的液态功能材料，具有某些独特的物理化学性质，如高的热稳定性和化学稳定性、可忽略的蒸气压、不易燃性和优良的结构可设计性等[33-34]。离子液体和离子液体基材料作为溶剂或催化剂，在能源、环境、材料、资源、医学、化学和工程领域受到了关注[35-37]。近年来，离子液体也作为传统有机溶剂的替代品出现在气体捕获和分离中。例如，离子液体已被用于有效地捕获无机气体，如CO2[38-42]，SO2[43-47]，NH3[48-49]，NOx[50-51]，CO[52-53]等。

目前，离子液体已用于VOCs的捕获和分离，如苯、甲苯和二甲苯（BTX）[54]、丙酮[55]和其他挥发性有机气体[56-58]。与有机溶剂吸收剂、传统固体吸附剂和膜相比，离子液体基材料在VOCs捕集和分离领域表现出优异的性能。Yu等[59]总结了近年来离子液体吸附剂在室内污染物（NH3，SO2，VOCs）脱除中的研究现状和进展。Yan等[60]对用于分离CO2和VOCs且与膜分离相结合的离子液体进行了综述。在VOCs中，苯、甲苯、乙苯、对二甲苯、间二甲苯、邻二甲苯（统称BTEX）和其他芳香族化合物，尤其是BTEX，是有毒物质，会在室温下快速蒸发，被美国环境保护局列为优先污染物。对各种离子液体基材料捕获和分离芳香族VOCs进行系统综述，有助于去除芳香族VOCs的研究。

本文综述了离子液体（包括纯离子液体、离子液体杂化体系和离子液体膜）用于芳香族VOCs捕集和分离的研究进展，总结了离子液体捕集和分离芳香族VOCs的方法，讨论了离子液体与芳香族VOCs的相互作用，分析了材料结构、捕集温度、VOCs浓度、流量等因素对分离性能的影响。

4.2.1 温度

1 单一离子液体对芳香族VOCs的吸收

由于离子液体具有独特的结构可设计性，它的数目多达1018种[61]，因此快速有效地确定用于高效吸收气态VOCs的合适离子液体相当困难。借助模型对离子液体进行筛选并结合实验进行验证是行之有效的方法。

1.1 COSMO模型预测

COSMO-RS模型是一种通过量子化学来计算分子表面间相互作用的方法[62-63]，能够有效预测离子液体的热力学性质，如溶解度、活度系数、相平衡等[64-65]。该方法在COSMO理论的基础上，把流体看成是紧密压缩、理想屏蔽的分子体系，且所有分子表面紧密相连。COSMO-RS模型所需参数少，且参数并不完全依赖实验数据拟合得到，因此在缺少实验数据的情况下尤其适用。COSMORS模型的预测结果能够很好地再现或符合实验数据，为设计离子液体提供了先进的计算工具。Bedia等[66]通过COSMO-RS模型分析了溶质-溶剂相互作用，得到了甲苯在不同离子液体中的亨利常数，亨利常数越小，说明离子液体对气态甲苯的溶解性越好，即具有更好的甲苯吸收效果。其次，长链咪唑鎓阳离子和四取代长链鏻鎓或铵鎓阳离子可能提高了离子液体吸收甲苯的能力。甲苯动态吸收实验结果也证明了含[Tf2N]-和长烷基侧链阳离子的咪唑鎓离子液体适合吸收甲苯。张文林等[67]采用COSMO-SAC模型结合动态吸收实验研究了多种咪唑鎓离子液体的气态甲苯吸收性能，实验测定结果与模型预测结果基本一致。上述研究结果充分说明了COSMO-RS模型和COSMO-SAC模型可用于半定量和定性预测气态甲苯在离子液体中的溶解度，对设计应用于气态甲苯吸收分离的离子液体具有指导意义。

1.2 咪唑鎓离子液体

Couvert等[68]利用顶空-气相色谱法测定了包括甲苯在内的多种VOCs在不同溶剂中的分配系数，结果表明，甲苯在两种咪唑鎓离子液体[C4mim][PF6]、[C4mim][Tf2N]中的分配系数高于甲苯在其他溶剂中的分配系数。Alfredo-Santiago等[69]也得到了相似的结论。

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在理论计算研究中，咪唑鎓离子液体被证明对甲苯具有较好的吸收性能，因此引起了研究人员的极大兴趣。Wang等[70]用浊点法测得液态甲苯在[C4mim][Tf2N]中的溶解度为61.45%，在后续的气态甲苯吸收实验中，当甲苯初始含量为300×10-6（w）、流量为50 mL/min、吸收温度为20 ℃时，[C4mim][Tf2N]对气态甲苯的初始吸收率为98.3%、饱和吸收量为135.49 mg/g。[C2mim][BF4]和[C4mim][PF6]具有良好的气态甲苯吸收性能，且能够通过加热方式对VOCs进行解吸再生，再生后仍能保持原有的吸收性能[55，71]。此外，离子液体吸收气态甲苯前后的NMR和FTIR谱图均未有明显改变，证明了离子液体对气态甲苯的吸收为物理吸收[55，72]。

研究结果表明，季鏻鎓、吡咯鎓、吡啶鎓等离子液体也对气态甲苯具有良好的吸收性能。季鏻鎓离子液体指的是阳离子是四烷基鏻[76-78]的离子液体，主要用于CO2[79]或SO2[80]的吸收。研究人员用氢键与C-H···π键[81]来解释离子液体吸收VOCs（尤其是芳烃）的机理。为了进一步研究季鏻鎓离子液体对芳烃的吸收机理，Tan等[82]利用密度泛函理论优化了多种季鏻鎓离子液体的分子结构，得出它与甲苯分子的相互作用主要是氢键、C-H···π键和静电引力。[P8883][BF4]和[P4443][BF4]对甲苯的静态吸附量分别为2 840 mg/g和685 mg/g，证明了当阳离子具有长烷基侧链时，能够提高对甲苯的吸收能力[83]。

阴离子种类也会影响离子液体对BTX的吸收性能。Ramos等[73]探究了阳离子烷基侧链长度、阴离子种类对咪唑鎓离子液体吸收气态甲苯性能的影响，咪唑鎓阳离子与甲苯的亲和性排序为：[C6mim]+＞[C4mim]+＞[C2mim]+；当阳离子为[C2mim]+时，阴离子对甲苯吸收性能的排序如下：[CH3COO]-＞ [PF6]-＞ [BF4]-～ [I]-＞ [HSO4]-。Chan等[74]对比了阳离子为[C4mim]+时，不同阴离子的离子液体对甲苯的吸收性能，当阴离子为[Tf2N]-时，对甲苯的吸收量最高，其次是[CF3SO3]-，再次是[PF6]-，[ClO4]-，[NO3]-，[TA]-，[BF4]-和[CH3SO3]-对甲苯的吸收量最低。

由氢键受体和氢键供体组成的低共熔离子液体作为一种类离子液体，与离子液体有某些共同的优点，即蒸气压低、功能可设计、稳定、易于再生等，且更易制备、成本更低、更环保，因此也被用于气体吸收分离领域[89]。Leila等[90]测试了多种低共熔离子液体对气态甲苯的吸收性能，发现甲苯在摩尔比为1∶2的四丁基溴化铵-癸酸低共熔离子液体中的气液分配系数与它在咪唑鎓离子液体以及硅油中的气液分配系数处于同一数量级，且随温度的升高，溶解度几乎不变。Song等[72]制备了摩尔比为1∶3的四乙基氯化铵-油酸低共熔离子液体，在298.2 K、甲苯入口含量为600×10-6（w）、流量为200 mL/min时，连续鼓泡吸收10 min后，气态甲苯脱除率为99.7%；在静态实验中，当气态甲苯分压为3.1 kPa时，它的溶解度为1.343 1 mol/L，此时对应的静态吸收量为136 mg/g。这一研究结果证明了甲苯在四乙基氯化铵-油酸低共熔离子液体中的溶解度与在咪唑鎓离子液体中的相当[70]。此外，Supek等[91]发现与其他离子液体、有机溶剂和水相比，基于[Ch][Cl]的低共熔离子液体溶液，如[Ch][Cl]/尿素/三乙二醇（摩尔比1∶2∶2）、[Ch][Cl]/尿素（摩尔比 1∶2）和[Ch][Cl]/二乙二醇（摩尔比1∶2）对BTEX的吸收性能更好。研究结果表明，基于二醇的低共熔离子液体溶液具有更高的甲苯吸收能力。

图1 通过波函数计算获得的RDG分析的彩色填充等值面图[75]Fig.1 Color-filled isosurface maps of RDG analyses obtained by the wave-function calculation[75].

1.3 其他鎓盐离子液体

为了研究离子液体的阴阳离子结构对甲苯吸收性能的影响，张文林等[67]计算了[C2mim]+，[C4mim]+，[C6mim]+与甲苯的相互作用能，分别为 -327.125，-409.138，-492.698 kJ/mol，随着阳离子烷基侧链长度的增加，阳离子与甲苯的相互作用能增加，进而增强了离子液体与甲苯的相互作用，使离子液体对气态甲苯的吸收量增大。此后他们采用[C12mim][Tf2N]进行气态甲苯的吸收实验，测得该离子液体对气态甲苯的初始脱除率为96.2%、饱和吸收量为69 mg/g。此外，当阴离子含有烷基链时（如[MeSO4]-，[EtSO4]-，[BuSO4]-，[OcSO4]-等），离子液体对甲苯的吸收性能随着阴离子烷基侧链长度的增加而提高[51]。

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Zhang等[84]研究了咪唑鎓、吡啶鎓、吡咯烷鎓离子液体对甲苯的溶解性。他们发现，吡咯烷鎓离子液体对甲苯的溶解性比吡啶鎓和咪唑鎓离子液体好，这是由于吡咯烷鎓阳离子的极性较弱，吡咯烷鎓离子液体与甲苯的相互作用较强。由于咪唑鎓、吡啶鎓和吡咯烷鎓离子液体的芳香性，它们可以与芳香族VOCs形成π-π堆积，从而增强两者间的相互作用。单一离子液体对气态甲苯吸收性能（动态吸收或静态吸收）的比较见表 1[67，70-71，83，85]。

表1 单一离子液体对气态甲苯吸收性能的比较Table 1 Comparison of gaseous toluene absorption performance of neat ionic liquids(ILs)

2 离子液体杂化体系对芳香族VOCs的吸收

为了解决单一离子液体存在的传质差问题，研究人员开发了离子液体杂化体系用于气态甲苯的吸收。离子液体杂化体系包括两种：单一离子液体与溶剂配制成混合溶液吸收剂和离子液体负载于固体材料制得固载吸附剂，其中，离子液体混合溶液又包括离子液体复配溶液和低共熔离子液体混合溶液。

2.1 离子液体复配溶液

Uczak等[86]研究了BTX在1-烷基-3-甲基咪唑鎓氯化物的水性混合物中的溶解情况。结果表明，由于咪唑鎓阳离子和芳环之间额外的π-π相互作用，离子液体对BTX的摩尔溶解度高于相似链长的典型离子表面活性剂。随着链长的延长，胶束内BTX分子的数量增加，导致BTX的溶解度增加。张乐等[87]选择了三种咪唑鎓离子液体[C12mim][Cl]，[C12mim][NO3]，[C12mim][DCA]与水复配形成离子液体水溶液，该水溶液对气态甲苯的饱和吸收量与离子液体含量（0.01%～5%（w））、气态甲苯浓度呈正相关，与进气气速呈负相关。此外，5%（w）[C12mim][DCA]水溶液对甲苯的初始吸收率为98%，饱和吸收量为53.39 mg/g，但脱除时间长达128 min。张文林等[85]采用[C12mim]·[Tf2N]与水形成的复配吸收剂吸收甲苯和丙酮混合废气，研究了进气浓度、进气流量、搅拌转速、吸收温度等因素对吸收率的影响，在甲苯、丙酮进气质量浓度分别为15 000 mg/m3和7 500 mg/m3、进气流量0.024 m3/h、搅拌转速1 600 r/min、吸收温度303.15 K的条件下，10%（w）[C12mim][Tf2N]的复配吸收剂对甲苯和丙酮的初始吸收率分别为94%和95%。

Zhang等[88]分别制备了[C2mim][Cl]，[C4mim]·[Cl]，[C6mim][Cl]，[C4mim][BF4]，[C4mim][PF6]，[C4mim][Tf2N]与PEG200（PEG为聚乙二醇）组成的复合吸收剂，研究了这六种吸收剂对二氯甲烷（DCM）和苯等的吸收性能。实验结果表明，[C6mim][Cl]-PEG200复合吸收剂前5 min对DCM的吸收率为85.46%，对苯的吸收率为87.15%。理论计算结果表明，[C6mim][Cl]与DCM的相互作用强于[C6mim][Cl]与苯的相互作用。此外，[C6mim][Cl]-DCM和[C6mim][Cl]-苯之间可以形成强氢键。上述研究结果说明离子液体-水复配溶液可以用来高效脱除气态甲苯。

2.2 低共熔离子液体溶液

此外，[Tf2N]-也被证明具有较好的甲苯亲和性[66，68-69]，原因是它与咪唑氢键的强度最弱，而阴阳离子间较弱的相互作用更有利于离子液体与甲苯分子间的相互作用，提高对气态甲苯的吸收性能。为了增强咪唑鎓离子液体对气态甲苯的吸收性能，Yu等[75]设计合成了两种引入了π电子供体的功能化咪唑鎓离子液体[PhCH2mim][Tf2N]和[Amim][Tf2N]，与传统咪唑鎓离子液体[C2mim][Tf2N]相比，[PhCH2mim][Tf2N]对气态甲苯的脱除率提高，达到99.992%。为了分析其中的机理，Yu等[75]通过量子化学和分子动力学计算模拟，证明了咪唑鎓阳离子与气态甲苯间的相互作用主要由静电相互作用、范德华相互作用及C-H··π相互作用共同决定（见图1）。由图1可看出，常规咪唑鎓离子液体中，主要相互作用为甲苯苯环上的π电子与咪唑环的π···π堆积作用以及咪唑环上H5与甲苯的苯环之间形成的C-H···π相互作用。在阳离子中引入π电子后，引入的π电子与甲苯苯环之间有一个额外的π···π相互作用，其次作为不饱和双键的引入，使引入π电子的阳离子与甲苯苯环间的C-H···π相互作用相较于原来的阳离子增强。此外，引入额外的基团增加了阳离子的体积，阴阳离子之间的库仑作用力减弱，空间体积变大，因此能够容纳更多甲苯分子，也增强了离子液体对气态甲苯的吸收能力。

Friess等[107]制备了含20%～80%（w）[C2mim]·[Tf2N]的聚（偏二氟乙烯-共聚-六氟丙烯）（P（VDF-HFP））凝胶膜，它的甲苯/N2选择性达到194，进一步的研究结果表明该膜适用于烷烃和芳烃的分离。Ranjbaran等[108]制备了一种由大量离子液体和无机/有机复合双网络（DN）构成的韧性凝胶膜。含80 %（w）[C4mim][Tf2N]的DN离子液体凝胶膜具有比SILM更高的甲苯蒸气渗透系数（大于30 000 barrer）和甲苯蒸气/N2选择性（690）。此外，由于DN离子液体凝胶膜优异的机械强度和离子液体保持性能，使其在加压条件下保持了高的甲苯蒸气渗透性和良好的甲苯/N2选择性。由于甲苯蒸气渗透速率的决定步骤是溶解的甲苯蒸气在凝胶膜上的扩散，所以较薄的DN离子液体凝胶膜可获得较高的甲苯蒸气渗透系数。

表2 基于离子液体的混合溶液对气态甲苯吸收性能的比较Table 2 Comparison of gaseous toluene absorption performance of mixed solutions based on ILs

2.3 离子液体固载吸附剂

将离子液体与固体材料相结合，可制得离子液体固载吸附剂，用于高效吸收气态VOCs。离子液体固载吸附剂对气态VOCs吸收性能的测定方法与离子液体对气态VOCs吸收性能的测定方法相似。在多孔材料上负载离子液体对其进行改性制得离子液体固载吸附剂，可在减少离子液体用量的同时，降低离子液体自身的相互作用，提高离子液体与VOCs分子的相互作用，不仅有效解决了离子液体黏度高、传质能力差的问题，而且扩大了离子液体与气体污染物的接触面积，提高了传质性能。

Faghihi-Zarandi等[92]将季鏻鎓离子液体、吡啶鎓离子液体、咪唑鎓离子液体固载于硼镁玻璃球上（见图2），其中，季鏻鎓离子液体固载吸附剂[Ph3P—（CH2）2—SO3H][TOS]对气态甲苯的脱除率为99%，吸附量为218.4 mg/g。

图2 不同离子液体/微玻璃球对空气中甲苯的去除机理[92]Fig.2 The mechanism of toluene removal from air based on different ILs/MGBs[92].

王新豪等[93]以活性炭为载体，采用浸渍法制得多种季鏻鎓离子液体和咪唑鎓离子液体固载吸附剂，研究了固载吸附剂对甲苯和二甲苯的吸收性能。静态吸收实验结果和吸附动力学研究结果均表明 [P8883][Tf2N]固载吸附剂对气态甲苯具有较高的吸附性能，吸附量为782 mg/g。此外，[P8883][BF4]固载吸附剂与二甲苯的亲和性高。制备的固载吸附剂对二甲苯三种异构体吸附量的排序为邻二甲苯＞间二甲苯＞对二甲苯（见图3），吸附量的差异主要是因为三种异构体的分子体积不同。

图3 不同固载吸附剂对二甲苯异构体的静态吸附量[93]Fig.3 Static adsorption capacity of xylene isomers by different adsorbents[93].

综上所述，离子液体固载吸附剂能够减少离子液体的使用，它同时具备离子液体吸收BTX的活性位点和吸附剂的多孔结构，增强了对BTX的吸收性能，为离子液体作为吸附剂净化废气提供了新方法。

近年来，免疫治疗方法很多，如利妥昔单抗免疫治疗等[7]。PD-1抑制剂对于多种肿瘤治疗疗效得到临床上的认可，但是对于出现的不良反应也是值得临床上重点关注，严重时可能危及生命。结合本组3例案例予以总结如下：在治疗中，定时要监测患者肺功能、肝功能及甲状腺功能等[8]。做好患者使用PD-1抑制剂的心理护理，提前告知不良反应的症状，密切观察患者的心理变化，及时发现不良反应征兆，预防和降低不良反应的发生率，使损害降到最低，保证用药安全，提高患者的生命质量。PD-1抑制剂效果优于传统放化疗，且联合治疗优于单独用药。可以期待，免疫治疗在不久的将来会像化疗一样成为肿瘤患者的常规治疗手段之一[9]。

3 离子液体膜对芳香族VOCs的分离

膜分离是近年来研究最广泛、发展最快的分离技术之一。与传统分离方法如蒸馏、精馏等相比，具有能耗低、装置占地面积小和易于操作等优点。将膜分离技术和离子液体技术相结合获得的离子液体膜具有稳定性、渗透性和选择性高等优点，在VOCs的分离中展现出了良好的性能。此外，离子液体膜所使用的离子液体量较少，极利于离子液体的回收和重复利用[94-95]。离子液体膜可分为支撑离子液体膜（SILM）和离子液体凝胶膜。

3.1 SILM

离子液体的阴阳离子结构是影响离子液体吸收气态VOCs的主要影响因素。由于离子液体数量多达1018种，因此调控阴阳离子的结构使得离子液体对气态VOCs具有良好的吸收性能是关键。芳香族VOCs与离子液体之间最主要的相互作用是π-π共轭和氢键[92，110]，其中π-π共轭包括π···π相互作用和C-H···π相互作用。研究结果表明，咪唑鎓、吡啶鎓等具有芳环的阳离子可以与甲苯的苯环形成π···π相互作用和C-H···π相互作用[82]，含氟阴离子可以与甲苯的C-H键形成C-H···F氢键[83]。在选择阴离子时，高度卤化、高度疏水的阴离子（如[C6F18P]-，[Tf2N]-，[FeCl4]-等）[66-67]更利于离子液体对气态甲苯的吸收。离子液体阳离子种类对甲苯吸收性能的影响相对于烷基侧链长度对甲苯吸收性能的影响弱[74]。具有烷基侧链的阳离子可以与甲苯形成C-H···π相互作用，增强离子液体对气态甲苯的吸收性能，且随着烷基侧链长度的增加，吸收性能提高。此外，当阴离子中含有烷基链时，随着烷基链长度的增加，离子液体对甲苯的吸收性能也随之提高[111]。这为设计调控离子液体结构用于吸收分离芳香族VOCs提供了思路。

图4 离子液体膜吸附气体的两步吸附机制[97]Fig.4 Two steps sorption mechanisms for gas sorption by IL membrane[97].

Wang等[98]将离子液体[C4mim][BF6]与聚偏氟乙烯（PVDF）膜相结合形成SILM。实验结果表明，在40 ℃时，它对甲苯/环己烷的选择性可达到15～25，且能稳定保持550 h。Hirota等[99]用浸渍法制备了[C4mim][TfO]-PVDF复合膜，该膜可同时脱除三元体系中的芳烃和环烷烃，对苯/H2和环己烷/H2的分离因子分别为7 500和300。Abraham等[100]提出用[Bzmim][Cl]修饰多壁碳纳米管基丁苯橡胶复合膜，用于选择性分离甲醇和甲苯的共沸混合物。该膜表现出优异的分离性能，最高分离因子为128.4，是丁苯橡胶对照膜的1.6倍（见图5）。

图5 多壁碳纳米管网络结构渗透分离液体混合物的机理示意图[100]Fig.5 Schematic diagram of pervaporation separation mechanism of liquid mixtures through MWCNT network structure[100].

Iwona等[101]使用不同的咪唑鎓离子液体和聚丙烯膜制备了SILMs，在甲苯/N2混合物的分离中表现出优异的性能，渗透系数在900～2 000 barrer（1 barrer=7.5×10-18m3（STP） m/（m2·s·Pa））的范围内。在288 K时，[C2mim][TfO]对甲苯/N2的选择性高达341。实验结果表明，离子液体对甲苯/N2的渗透系数随着温度的升高而线性增加，但选择性随着温度的升高而降低。离子液体的黏度随着温度的升高而降低，这导致扩散增强。[Tf2N]基离子液体对甲苯/N2的选择性随咪唑基侧链长度的增加而增加，渗透系数也随之增大，表明分离受溶解度控制，而[TfO]基离子液体则相反。[TfO]基离子液体由于具有较高的选择性而更适合于甲苯的去除。

水稻是重要的粮食作物，在全世界粮食作物种植中占有很大的比重。我国耕地面积有限，想要依靠扩大种植面积来增加水稻的产量是不可行的。为了满足人们对水稻的需求，我国大量依赖农药化肥提高水稻产量。这种生产模式严重破坏了生态环境，不可以长久使用。想要发展绿色水稻产业，就需要培育能够适应生态环境的高产新品种。

基于吡啶的离子液体对芳香化合物具有更高的亲和力。同时，吡啶鎓离子液体比咪唑鎓离子液体略微溶胀，这可以使膜的离子液体量最小化。Iwona等[102]使用不同的吡啶鎓和吡咯烷鎓离子液体制备的SILMs从甲苯/N2混合气体中分离甲苯，显示出对甲苯的高渗透性（渗透系数为637～2 034 barrer），并具有令人满意的分离选择性。实验结果表明，具有较长烷基侧链的离子液体对甲苯分离的选择性较高。此外，Iwona等[103]还使用不同的铵离子液体制备了SILMs，并证明了它们从甲苯/N2中分离甲苯的潜力，分离选择性为29～120，该选择性明显低于使用咪唑鎓离子液体时的选择性[101]。

3.2 离子液体凝胶膜

虽然用离子液体替代挥发性有机溶剂解决了由于蒸发造成溶剂损失的不稳定性问题，但在一定的跨膜压差下，SILMs的稳定性仍然较差。当跨膜压差超过200 kPa时，由于弱毛细管力而保留在多孔支撑膜中的离子液体容易泄漏，导致膜的分离性能显著降低[104]。因此，有必要开发一种稳定的离子液体膜。含有离子液体的聚合物网络组成的离子液体凝胶膜，由于具有优异的物化性质[97，105]，在气体分离领域受到广泛关注。离子液体凝胶膜的聚合物网络像海绵一样，可以将离子液体固定在10～100 nm的孔中[106]。目前已经开发了各种用于气体分离的高稳定性离子液体凝胶膜[104]。

尽管复配体系比单一离子液体的甲苯吸收性能有所降低，但极大地降低了成本，为工业应用提供了可能。与单一离子液体吸收气态甲苯相似，离子液体复配体系吸收甲苯的性能随阳离子的烷基侧链长度的增加而提高[72]。基于离子液体的混合溶液对气态甲苯吸收性能（动态吸收或静态吸收）的比较见表2。

处在二区三角形CGF区域的P3，是一种高成本高功能的价值溢出状态，表明高校资源的高投入获得了高回报，但要长期保持这样的状态，需要有新的投入。

Tu等[109]制备了一系列不同离子液体的P（VDFHFP）凝胶膜，其中由15%（w） P（VDF-HFP）和45%（w）[Amim][Tf2N]组成的离子液体凝胶膜在25 ℃下显示最佳的甲苯通量（120 g/（m2·h）），分离因子为11.3；在低芳烃浓度下，该膜的甲苯分离系数高于20；在连续工作30 h后仍保持良好的稳定性，通量保持在相同水平。离子液体凝胶膜的分离性能主要取决于凝胶中离子液体的含量，但增加离子液体的含量会降低凝胶膜的机械强度，因此，有必要在机械强度和溶质扩散性之间取得平衡，以获得性能更好的离子液体凝胶膜。

4 离子液体吸收气态VOCs的影响因素

离子液体对气态VOCs吸收性能的影响因素包括内在因素和外在因素，内在因素为离子液体的阴阳离子结构，外在因素主要包括吸收温度、气态VOCs浓度、气体流量、吸收剂形态等。较低的吸收温度、较大的进气浓度、一定范围内较大的流量都能增强离子液体及基于离子液体的液体吸收剂和固体吸附剂对气态VOCs的吸收性能。

4.1 离子液体结构对的影响

SILM是一种非分散型液体膜，离子液体通过毛细作用力以浸渍的方式固定在支撑材料的孔隙中，支撑材料包括聚合物膜和无机膜[96]。Yan等[97]将[C4mim][Tf2N]与多通道管状陶瓷膜结合制备了SILM，将其用于从气流中吸收甲苯，如图4所示。该膜对气态甲苯具有较好的吸收性能，饱和吸收量为224.74 mg/g，这与Bedia等[66]的实验结果相近。此外，陶瓷膜可以防止离子液体泄漏并保护离子液体免受气相中固体杂质的影响，提高了离子液体的可重复使用性。

离子液体的阴离子结构或阳离子结构对气态甲苯吸收性能的影响不是绝对的，阴离子与阳离子之间会互相影响并决定离子液体的特性[69，111]。例如，当咪唑鎓阳离子存在烷基侧链时，阴离子选用[Tf2N]-有利于提高离子液体的甲苯亲和性，然而选用[PF6]-则恰恰相反；当咪唑鎓阳离子烷基链中含有吸电子基（如氰基）时，[Tf2N]-的存在反而降低了离子液体与甲苯的亲和性。

4.2 外在因素的影响

作为技能型和应用型人才培养的基地，院校肩负着为社会输送人才和确保毕业生顺利就业的双重任务，需要同汽车营销市场建立起紧密的联系。但是就目前院校汽车营销教学的现状来看，学校教育环节同汽车营销的市场需求衔接程度还比较低。由于院校的学生基础知识薄弱，再加上年龄较小其自制能力比较弱，在具体的教学过程当中如果教师不进行汽车销售理论和实践内容以及外延的具体讲解和培训，很难达到预期的教育目标，不利于学生的顺利就业。

温度是影响离子液体吸收气态甲苯的一个重要因素。Ma等[71]发现[C2mim][BF4]离子液体对气态甲苯的吸收率随温度的升高而降低，且吸收量从30 ℃时的4.5 mg/g降至90 ℃时的0.004 5 mg/g。随着温度从303.15 K升至343.15 K，[C4mim][BF4]离子液体对气态甲苯的吸收量从26 mg/g降至1.4 mg/g[67]，表明离子液体对气态甲苯的吸收量随着温度的升高而降低。

教学情境是学生学习的隐性环境，生活中处处有化学，创设学生熟悉的教学情景，学生的学习热情会大大提升.在实施过程中，教师可以借助生活现象、社会事件、学生的生活经验等.

4.2.2 进气浓度

甲苯进气浓度也是影响离子液体对气态甲苯吸收性能的重要因素，进气浓度越大，气态甲苯和离子液体的传质效果越好，离子液体对气态甲苯的饱和吸收量也越大。张乐等[87]发现，随着甲苯的进气质量浓度从600 mg/m3增至2 800 mg/m3，5%（w）[C12mim][DCA]离子液体水溶液对甲苯的饱和吸收量由43.98 mg/L增至66.62 mg/L，提高了52%。

4.2.3 流量

孩子记忆的黄金时间是16岁之前，要充分利用这个阶段，让孩子多记诵大量的经典文章、名言佳句，从小奠定坚实的语文根底。如果不能在孩子们阅读背诵的“童子功”阶段引导他们走向阅读的“海阔天空”，让他们在书中与历史对话、与高尚交流、与智慧撞击，从而打下沉实、厚重的文学素养、人文素养的基础，将来孩子就很难成为高尚的、文明的，具有创造性的现代人。

（2）地质钻探深度的充分程度未到达要求标准，在施工过程中，无法发现墓穴、废弃河道，因此，在工程施工中没有采取相应的措施，对这些可能会对工程质量造成影响的进行处理。

流量也是影响离子液体吸收气态甲苯的因素。在一定范围内，随着进气流量的增大，气态甲苯与离子液体的接触时间缩短，导致在相同时间内离子液体对气态甲苯的脱除率和吸收量降低[67，87]。

4.2.4 吸收剂形态

吸收剂形态（如离子液体溶液、固载离子液体、薄层离子液体等）也会影响离子液体对气态甲苯的吸收速率。Ramos等[73]研究了相同条件下体相离子液体与薄层离子液体的气态甲苯吸收性能，结果表明，体相[C4mim][CH3COO]和薄层[C4mim][CH3COO]对气态甲苯的饱和吸附量一致，但薄层离子液体的吸收速率比体相离子液体快了2～3个数量级。

课题在2015年5月初向重庆市×××区小学发放问卷、对教师学生进行访谈，主要调查教师 “数学基本活动经验”认识和落实的现状，学生数学基本活动经验的积累情况。

5 结语

离子液体具有独特的物理化学性质，包括良好的热力学和化学稳定性、对有机物或无机物的高溶解度、可忽略的蒸气压、不易燃性、优良的结构可设计性等，在吸收分离芳香族VOCs中显示出良好的应用前景。未来可从以下几方面开展研究工作：1）由于离子液体数量多达1018种，根据离子液体与芳香族VOCs间的相互作用设计新型离子液体的结构至关重要。基于目前的研究成果，芳香族VOCs与离子液体间的相互作用主要为π···π相互作用、C-H···π相互作用和氢键。因此，选择长烷基侧链的阳离子和高度卤化的阴离子是设计用于高效吸收芳香族VOCs离子液体的一般思路。2）由于离子液体的制备成本较高，开发新型的理论计算模型以准确预测所设计离子液体的吸收性能非常关键。目前用于研究VOCs与离子液体间的相互作用及预测溶解度的模型主要有COSMO-RS模型和COSMO-SAC模型，应进一步提高模型的准确性、通用性，以便更好地指导离子液体的设计。3）由于处理VOCs的工况一般为高温度、低浓度、高湿度，因此根据实际工况设计有效吸收气态VOCs的离子液体吸收剂是未来离子液体工业化的发展方向，这就要求所设计的离子液体具有能够与VOCs产生更强相互作用的位点。

总之，开发新型离子液体吸收剂及高准确性预测模型，不仅能够推动离子液体吸收气态VOCs的研究，还能扩大离子液体在吸收分离领域的应用范围，为离子液体工业应用提供重要依据和理论指导。