專利名稱：：一種負(fù)自由基離子液體及自組裝離子分離法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及涉及納米科學(xué)與
技術(shù)領(lǐng)域：
，主要是一種負(fù)自由基離子液體及自組裝離子分離法。
背景技術(shù)：
：自工業(yè)化以來，給人類帶來了物質(zhì)文明和精神文明，但也給人類帶來三大治理問題，即為水、空氣和土壤污染。這關(guān)系到人類生存安全問題和可持續(xù)發(fā)展問題。雖然，采用了很多處理方法，取得了一定效果，但沒有從根本上改變，甚至越來越嚴(yán)重。在治理過程中，其核心技術(shù)是氧化技術(shù)。傳統(tǒng)氧化劑不盡人意，并會(huì)帶來二次污染。因此，自20世紀(jì)80年代以來，發(fā)展了高級(jí)氧化技術(shù)。高級(jí)氧化技術(shù)分化學(xué)方法和光化學(xué)方法。化學(xué)方法包括02/H202、H202/Fe2+(Fenton體系)、高PH(〉8.5)下的臭氧氧化技術(shù)光化學(xué)方法包括03/uv、H2(Vuv、03/H202/uv、photo-fenton、類fenton體系、UV/Ti02.其特點(diǎn)是在反應(yīng)過程中能夠產(chǎn)生羥基自由基(0Hi)具有較高的氧化電位(+2.8V),是非選擇性氧化劑，在氧存在下，羥基自由基的進(jìn)攻反應(yīng)會(huì)引發(fā)一系列的復(fù)雜反應(yīng)，導(dǎo)致有機(jī)物的分解和礦化。高級(jí)氧化技術(shù)是以產(chǎn)生羥基自由基為標(biāo)志的，因此通過不同途徑產(chǎn)生羥基自由基是當(dāng)今國內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。本發(fā)明為第三種方法，即為自組裝-離子分離法，制取負(fù)自由基離子液體，即為H2O0H;。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是為了克服上述不足，而提供一種負(fù)自由基離子液體及自組裝離子分離法。本發(fā)明解決其技術(shù)問題采用的技術(shù)方案這種負(fù)自由基離子液體，是由如下重量百分比的物質(zhì)，即為吸附正離子材料為0.1-10%;強(qiáng)堿性電解質(zhì)為0.5_50%;水為50-99.4%,是由強(qiáng)堿性電解質(zhì)溶液通過自組裝-離子分離法制備而成。其中，吸附正離子材料，包括l天然的硅酸鹽；2合成材料，如二氧化硅、氫氧化鋁；3有機(jī)硅，如聚二甲基硅氧烷；4特種納米材料，如有機(jī)硅/無機(jī)硅納米復(fù)合物。在上述四種類型材料中，以有機(jī)硅/無機(jī)硅納米復(fù)合物為優(yōu)選。因?yàn)椋袡C(jī)硅/無機(jī)硅納米復(fù)合物，如x(RCoo)Si((V)/y(Si04)4—,在一定工藝條件下，可以轉(zhuǎn)化為xRC00H和(x+y)Si(0H)4,并且形成締合分子。該締合分子，既有類表面活性劑的特性，又有有機(jī)硅醇的特性。它對(duì)PH值非常敏感，在不同PH值中會(huì)形成不同結(jié)構(gòu)和性質(zhì)。在強(qiáng)堿性電解質(zhì)溶液中，會(huì)中和反應(yīng)形成鹽和雙電層，并能使吸附粒子表面有機(jī)化，由于疏水基團(tuán)之間的相互作用，會(huì)形成不溶于水的凝聚體。其中，強(qiáng)堿性電解質(zhì)包括堿金屬、堿土金屬。堿金屬是指周期表中的第I族元素，包括鋰Li、鈉4Na、鉀K等六種元素，其中以鈉、鉀、鋰及其氧化物為優(yōu)選。堿土金屬是指周期表中第II族主族中鈣Ca、鋇Ba、鍶Sv、鎂Mg等六種元素，其中以鈣、鋇及其氧化物為優(yōu)選。還包括工業(yè)生產(chǎn)中"三廢"的上述氫氧化物。因?yàn)閺?qiáng)堿性電解質(zhì)、在一定濃度、一定溫度條件下，在水介質(zhì)中能夠完全電離，并形成重復(fù)電離機(jī)理，通過氫鍵，OHi與H20自組裝成負(fù)自由基離子液體，即為H20，0H;，并能達(dá)到極限濃度。其中，水，包括硬水和去離子水。其作用l溶劑；2作為化合物參與其中化學(xué)反應(yīng)；3分子擴(kuò)散、離子遷移通道和自組裝場所；4負(fù)自由基離子的載體。上述物質(zhì)是經(jīng)過l強(qiáng)堿性電解質(zhì)預(yù)處理；2吸附正離子溶液的制備；3在自組裝中分離；4分離負(fù)自由基離子液體；5重復(fù)制備負(fù)自由基離子液體；6精濾；7灌裝等工序，由此制備而成負(fù)自由基離子液體，即為H20'0H;所述的制備步驟作如下詳細(xì)說明。1強(qiáng)堿性電解質(zhì)預(yù)處理強(qiáng)堿性電解質(zhì)品種很多，有固體也有液體，還包括工業(yè)生產(chǎn)中的"三廢"。采用不同強(qiáng)堿性電解質(zhì)，其預(yù)處理方法也不盡相同。首先，通過溶液的過濾等方法，除去雜質(zhì)。根據(jù)自組裝-離子分離法的需要，預(yù)處理要達(dá)到以下要求l溶劑水為50-99.5%;2濃度強(qiáng)堿性電解質(zhì)為0.5-50%;3溫度室溫至100攝氏度；4純度越高越好。2吸附正離子溶液的制備(1)有機(jī)硅/無機(jī)硅納米復(fù)合物的轉(zhuǎn)化取有機(jī)硅/無機(jī)硅納米復(fù)合物和水，分別加入到反應(yīng)釜中，加熱升溫至50-IOO'C，致使有機(jī)硅/無機(jī)硅納米復(fù)合物完全熔融、溶解.并使反應(yīng)如下x(RC00)nSi(0")+nH20-〉xRCOOH+XSi(OH)4Y[Si04]4—+2H20_〉ySi(OH)4+02'在轉(zhuǎn)化過程中，體系中形成兩組化合物一組為脂肪酸，即為RC00H;另組為正硅酸，即為[(x+y)Si咖4]。(2)自組裝成締合分子和分子聚集體RC00H,采用長碳鏈，而長碳鏈RC00H是兩親分子，其中R是親油的，而羧基-C00H，是親水的。由于親油基和親水基極不對(duì)稱，因此是不溶水的，在同一體系中，正硅酸[Si(OHh]是親水的,而且是有極強(qiáng)的親水性。同時(shí)，兩者又具有形成氫鍵的功能。因此，在體系自由能最小化原則支配下，RC00H和Si(OH)4自組裝成氫鍵，形成了締合分子。此締合分子既具有表面活性劑的，又有類似有機(jī)硅醇的特性。根據(jù)表面活性劑的特性，不同濃度會(huì)形成不同形狀的分子聚集體。在強(qiáng)堿性電解質(zhì)溶液中，締合分子中的氫鍵會(huì)轉(zhuǎn)化為化學(xué)鍵，并形成負(fù)氧，如RC00Si033—,具有極強(qiáng)的吸附正離子功能，以及與負(fù)自由基離子液體分離的功能。3、在自組裝中分離自組裝分為兩個(gè)層次，第一個(gè)層次是負(fù)自由基離子的自組裝；第二個(gè)層次是正離子的自組裝，由此得到了分離。(1)在重復(fù)電離機(jī)理中，不斷地自組裝負(fù)自由基離子液體將經(jīng)過預(yù)處理的強(qiáng)堿性電解性水溶液，加入到反應(yīng)釜中，溫度控制在室溫至IO(TC，攪拌0-30min，達(dá)到分子級(jí)水平，進(jìn)入到重復(fù)電離機(jī)理(注在預(yù)處理過程中，已進(jìn)入重復(fù)電離機(jī)理和自組裝負(fù)自由基離子液體過程)。以NaOH為例，其重復(fù)電離機(jī)理如下NaOH->Na++OH—+e(自由電子)在進(jìn)入重復(fù)電離機(jī)理時(shí)，同時(shí)進(jìn)入第一個(gè)層次的自組裝，即以水分子(H20)為自組裝主體，以負(fù)自由基離子(OHi)為組裝對(duì)象。由于負(fù)自由基離子一是根據(jù)柯爾勞許離獨(dú)立移動(dòng)定律，能夠獨(dú)立遷移；二是遷移速度比金屬離子快，其遷移速度為20.5X108(uv/cm2，S—'、V—');三是親水性；四是與水分子具有形成氫鍵的功能，因此能夠自組裝成負(fù)自由基離子液體，即為H2O0H;，由于負(fù)自由基離子得到了熱力學(xué)上的穩(wěn)定性，因此鈉離子得到了一個(gè)自由電子還原為金屬鈉。Na++e-〉Na金屬鈉又會(huì)分解水，生成氫氧化鈉和氫。2Na+2It0-〉2Na0H+H2'氫氧化鈉又會(huì)電離。NaOH->Na++0H_+e(自由電子)這是一個(gè)重復(fù)電離機(jī)理，也是一個(gè)不斷地自組裝負(fù)自由基離子液體的過程。在重復(fù)電離和不斷地自組裝過程中，負(fù)自由基離子濃度越來越大，水溶液堿性越來越強(qiáng)，所以說強(qiáng)堿性電解質(zhì)分子不存在與離子之間平衡問題。(2)在分子擴(kuò)散中兩"轉(zhuǎn)化"在攪拌強(qiáng)堿性電解質(zhì)水溶液中，吸附正離子溶液，由反應(yīng)釜頂部大量加入，形成分子擴(kuò)散和混合。混合均勻后，停止攪拌，溫度控制在室溫至IOCTC。此時(shí)，吸附正離子溶液中的，如(RC00H20)Si(0H)3締合分子遇到堿性，發(fā)生兩"轉(zhuǎn)化";一是由(RC00H20)Si(0H)3轉(zhuǎn)化成(RC00)Si(0H)3,即由氫鍵轉(zhuǎn)化為化學(xué)鍵二是(RCOO)Si(0H)3轉(zhuǎn)化為(RCOO)Si033—，即有氫氧鍵轉(zhuǎn)化為負(fù)氧。(3)在兩轉(zhuǎn)化過程中自組裝與分離在兩轉(zhuǎn)化過程中，進(jìn)入第二個(gè)層次自組裝，如以(RCOO)SiO/—為自組裝主體，以堿金屬、堿土金屬離子為組裝對(duì)象，自組裝主體強(qiáng)烈的吸附著正離子，自組裝成微粒，即為{(RCOO)Si3}.。其中自組裝主體中的R,由于是長碳鏈，會(huì)自發(fā)的復(fù)蓋在顆粒表面，使吸附顆粒表面有機(jī)化，形成疏水性基團(tuán)。由于疏水性基團(tuán)相互之間的作用，又形成不溶于水的凝聚體，沉淀或懸浮(決定于正離子比重大小)，與此同時(shí)，被吸附的正離子轉(zhuǎn)化為金屬鈉，即為{(RCOO)Si[O(NarO3]。其反應(yīng)如下Na'+e-〉Na金屬鈉又分解水，產(chǎn)生氫氧化鈉和氫。2Na+2H20-〉2NaOH+H2'這時(shí)，沉淀或懸浮的不溶于水的凝聚體{(KC00)Si3}不再電離。它是一次投料，重復(fù)制備負(fù)自由基離子液體奠定物質(zhì)基礎(chǔ)。也是重復(fù)制備負(fù)自由基離子的液體的理論依據(jù)。在進(jìn)入第二個(gè)層次自組裝時(shí)，第一層次的自組裝仍在繼續(xù)進(jìn)行。當(dāng)負(fù)自由基離子達(dá)到極限濃度，即為所有水分子自組裝了負(fù)自由基離子，即為H2O0Hi,才停止重復(fù)電離和自組裝。通過兩個(gè)層次的自組裝，負(fù)自由基離子為負(fù)自由基離子液體，正離子為不溶于水的凝聚體(注已轉(zhuǎn)化為氫氧化物)，由此得到了正、負(fù)離子分離。這個(gè)過程為5-30min。(4)在靜態(tài)中進(jìn)一步分離由于吸附正離子的顆粒有大有小，大的很快形成凝聚體，往上浮動(dòng)，成為懸浮的不溶于水的凝聚體；或者往下沉淀，形成不溶于水的沉淀凝聚體。但是，很小的微粒，仍在負(fù)自由基離子液體中游動(dòng)，因此需要一定時(shí)間，往上或往下游動(dòng)，與不溶于水的凝聚體連成一體，這個(gè)過程為1-48小時(shí)。4、分離負(fù)自由基離子液體由正離子自組裝而成的不溶于水的凝聚體沉淀或懸??；由負(fù)自由基離子自組裝而成的成為液體。根據(jù)沉淀或懸浮，決定分離部位和方法。凝聚物懸浮于表層，負(fù)自由基離子液體，可以從釜底排出；凝聚體沉淀于釜底，負(fù)自由基離子液體可從中部部位排出。為避免雜物流入，在排出口需要安裝過濾設(shè)施。此時(shí)，排出的負(fù)自由基離子液體(H20'0H￥)即為工業(yè)級(jí)產(chǎn)品。5、重復(fù)制備負(fù)自由基離子液體不論懸浮或沉淀的凝聚體，排出負(fù)自由基離子液體之后，都沉淀于釜底。由于凝聚體中堿金屬、堿土金屬正離子轉(zhuǎn)化為氫氧化物，因此當(dāng)加入計(jì)量的水，攪拌0-5min，自組裝主體與堿金屬、堿土金屬氫氧化物分離，如{(RC00)Si3}->mRCO0SiO33—+[(n+m)NaOH]。這時(shí)，堿金屬、堿土金屬氫氧化物又會(huì)進(jìn)入重復(fù)電離機(jī)理。以NaOH為例，其重復(fù)電離機(jī)理如下NaOH->Na++0H—+e(自由電子)在重復(fù)電離機(jī)理中，同時(shí)進(jìn)入第l個(gè)層次的自組裝，即以水分子(H20)為自組裝主體，以負(fù)自由基離子OH;為組裝對(duì)象，通過氫鍵自組裝成負(fù)自由基離子液體，即為H2O0H石。這時(shí)，鈉離子又會(huì)還原為金屬鈉。Na++e-〉Na金屬鈉又會(huì)分解水產(chǎn)生氫氧化鈉和氧。2Na+2H20-〉2NaOH+H2'氫氧化鈉又會(huì)電離。Na0H-〉Na++0H—+e(自由電子)這是一個(gè)重復(fù)電離的過程。也是負(fù)自由基離子不斷地自組裝過程。與此同時(shí)，如以RC00Si0/—為自組裝主體，與鈉離子自組裝也在不斷地進(jìn)行。通過兩個(gè)層次的自組裝，正離子形成不溶于水的懸浮物，其中鈉離子轉(zhuǎn)化為氫氧化物；負(fù)離子形成負(fù)自由基離子液體，由此得到了初步分離。這個(gè)過程為5——30min。在初步分離的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步靜態(tài)中分離，時(shí)間為l——48小時(shí)。一次投料，由于堿金屬、堿土金屬具有重復(fù)電離機(jī)理，從理論上可以反復(fù)制備負(fù)自由離子液體，實(shí)際上由于有機(jī)物的損耗，一般為5-10次。6、精濾為制備醫(yī)用級(jí)產(chǎn)品，例如消毒用，可將負(fù)自由基液體再過濾一次，可除去微量雜質(zhì)。7、灌裝根據(jù)不同需要，采用不同灌裝桶進(jìn)行灌裝。經(jīng)過上述步驟制成功負(fù)自由基離子液體，具有獨(dú)特的特性和廣泛的用途。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于據(jù)所見文獻(xiàn)，目前還沒有一種化學(xué)方法，能夠分離正、負(fù)離子。自組裝——離子分離法研制成功，對(duì)強(qiáng)堿性電解質(zhì)進(jìn)行正、負(fù)離子分離，制得負(fù)自由基離子液體，不僅具有重要的理論意義，更具有現(xiàn)實(shí)意義，可以開發(fā)一個(gè)新的領(lǐng)域。這種方法的主要特征1、在水介質(zhì)中自組裝與離子分離體現(xiàn)在(1)水介質(zhì)為自組裝與離子分離提供了準(zhǔn)備條件，如強(qiáng)堿性電解質(zhì)完全電離，吸附正離子溶液的制備；(2)水介質(zhì)為自組裝與離子分離提供了場所，如分子擴(kuò)散、離子遷移的通道以及自組裝的場所；(3)水介質(zhì)為負(fù)自由基離子提供了載體，如負(fù)自由基離子通過氫鍵與水分子自組裝成負(fù)自由基離子液體，即為H^OHS?？梢哉f，沒有水介質(zhì)就不存在自組裝——離子分離法。2、在重復(fù)電離機(jī)理中，不斷地分離出負(fù)自由基離子，不斷地自組裝成負(fù)自由基離子。利用這一機(jī)理，既可以使OHi達(dá)到極限濃度(注所謂極限濃度，即為所有水分子與OHS自組裝成H2O0Hi),又可一次投料，重復(fù)制備負(fù)自由基離子液體。3、在自組裝——離子分離過程中，自組裝分為兩個(gè)層次第一個(gè)層次是負(fù)自由基離子的自組裝，自組裝成負(fù)自由基離子液體，即為H2^0Hi;第二個(gè)層次是正離子的自組裝，自組裝成不溶于水的凝聚體。一個(gè)是液體，另個(gè)是不溶于水的凝聚體，所以正負(fù)離子能夠得到很好的分離。4、在電離中自組裝負(fù)自由基離子液體。強(qiáng)堿性電解質(zhì)，得到了完全電離后，由于離子能夠獨(dú)立移動(dòng)；由于負(fù)自由基離子遷移速度快；由于負(fù)自由基離子具有親水性；由于負(fù)自由基離子與水分子具有自組裝成氫鍵的功能，因此能夠快速地自組裝成負(fù)自由基離子液體，即為ft(K)HS。同時(shí)，還解決了負(fù)自由基離子(0HS)熱力學(xué)上的穩(wěn)定性問題。5,在自組裝-離子分離中的協(xié)同作用。協(xié)同作用體現(xiàn)在1,RC00H與Si(0H)4協(xié)同作用，自組裝成(RC00H20)Si(0H)4-締合分子；2,強(qiáng)堿性電解質(zhì)溶液，為RC00H與Si(0H)—,.締合分子的兩個(gè)轉(zhuǎn)化提供強(qiáng)堿性條件；3,強(qiáng)堿性電解質(zhì)能夠重復(fù)電離，是水介質(zhì)提供了通道和水源；4,水介質(zhì)中的水分子，為負(fù)自由基離子的自組裝，提供了載體；5,正離子自組裝主體，即為如RC00Si033—中的R是長碳鏈，使吸附粒子表面有機(jī)會(huì)化，形成了不溶于水的凝聚體，為正負(fù)離子分離提供了可靠地保證。在自組裝-離子分離法，協(xié)同作用起到關(guān)鍵作用。圖1是本發(fā)明工藝流程示意圖；具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述，但應(yīng)理解這些實(shí)施例并不是限制本發(fā)明的范圍，在不違背本發(fā)明的精神和范圍的情況下，本領(lǐng)域技術(shù)人員可對(duì)本發(fā)明作出改變和改進(jìn)以使其適合不同的使用情況，條件和實(shí)施方案。如圖所示，這種制備負(fù)自由基離子液體的自組裝離子分離法，包括下列工藝流程及其工藝條件步驟l:強(qiáng)堿性電解質(zhì)預(yù)處理取固體氫氧化納15kg,取200kg去離子水分別加入到反應(yīng)釜中，溶解。待用。步驟2:制備吸附正離子溶液取7.5kg有機(jī)硅/無機(jī)硅納米復(fù)合物，取150kg去離子水，分別加入到反應(yīng)釜中，然后加熱升溫至90±5°C,恒溫，直至有機(jī)硅/無機(jī)硅納米復(fù)合物完全熔融、溶解，成為吸附正離子溶液。待用。如何轉(zhuǎn)化反應(yīng)，前面步驟中已作詳細(xì)說明。步驟3:在自組裝中分離自組裝分為兩個(gè)層次第一個(gè)層次為負(fù)離子自組裝；另一個(gè)層次為正離子自組裝，在自組裝中兩者得到了分離。1在重復(fù)電離中自組裝負(fù)自由基離子液體。堿金屬與堿土金屬不同，堿金屬氫氧化鈉溶于水。因此，不需機(jī)械攪拌，溶于水之后，自發(fā)地形成重復(fù)電離機(jī)理。其重復(fù)電離機(jī)理如下NaOH-〉Na+十0fT+e在重復(fù)電離的同時(shí)，進(jìn)入第一個(gè)層次的自組裝，即以水分子為自組裝主題，以負(fù)自由基離子OHi為組裝對(duì)象；由于OH;與水分子具有自組裝氫鍵的功能，因此快速地不斷地自組裝負(fù)自由基離子液體，并且具有熱力學(xué)上的穩(wěn)定性。于此同時(shí)，鈉離子得到了自由電子，還原為金屬鈉。Na、-〉Na金屬鈉又會(huì)分解水，形成氫氧化鈉和氫。2Na+2H20-〉2Na0H+H2'氫氧化鈉完全電離Na0H-〉Na++0H—+e因此說，這是一個(gè)重復(fù)電離機(jī)理。隨著重復(fù)電離的展開，堿性越來越強(qiáng)，是一個(gè)負(fù)自由基離子濃度提高過程。同時(shí)，也是一個(gè)不斷地快速地自組裝負(fù)離子的過程。重復(fù)電離機(jī)理證明了氫氧化鈉分子不存在與負(fù)自由基離子平衡問題。也證明了一次投料可以重復(fù)制備自由基離子液體的機(jī)理。2在分子擴(kuò)散中兩"轉(zhuǎn)化"在自組裝負(fù)自由基離子液體的過程中，吸附正離子溶液，由釜頂大流量加入，并很快地?cái)U(kuò)散到整個(gè)體系。在分子擴(kuò)散過程中，如(RC00H20)Si(0H)3遇到堿性，發(fā)生兩"轉(zhuǎn)化"一是RC00H離子化，由氫鍵轉(zhuǎn)化為化學(xué)鍵，形成(RC00)Si(0H)3;二是，由(RC00)Si(0H)3轉(zhuǎn)化為RC00Si0/—，氫氧基轉(zhuǎn)化為負(fù)氧。這就使(RCOO)Si0/—，成了正離子自組裝主體。3在兩轉(zhuǎn)化過程中自組裝正離子與分離在兩轉(zhuǎn)化過程中，(RCOO)Si0/—進(jìn)入第二層次自組裝。它是以RCOOSi033—為自組裝主體，以正離子Na+為組裝對(duì)象，自組裝主體強(qiáng)烈地吸附著鈉離子，形成鹽和雙電層，即為{(RC00)Si3}rfi。由于自組裝主體中有R，而R又是長碳鏈，因此吸附了鈉離子的顆粒表面上會(huì)形成有機(jī)化，然后形成疏水性基團(tuán)，疏水性基團(tuán)之間相互作用，又會(huì)形成不溶于水的凝聚體，并漸漸地往上游動(dòng)，成為懸浮物(鈉的比重小于水)在不溶于水的懸浮物中，鈉離子會(huì)還原為金屬鈉。Na++e->Na金屬鈉又會(huì)分解水，形成氫氧化鈉和氫。2Na+2H2。-〉2NaOH+H2'這時(shí)，不溶于水的凝聚體中的氫氧化鈉，不再電離。在第二個(gè)層次自組裝中，同時(shí)也存在第一個(gè)層次的自組裝。當(dāng)OHi的濃度達(dá)到極限，即所有的水分子自組裝了負(fù)自由基離子，成為H2O0H;,自組裝體停止自組裝。隨著離子自組裝的停止，正離子自組裝體與負(fù)離子自組裝體漸漸地分離，上層為不溶于水的凝聚體，下層為負(fù)自由基離子液體。由此得到了正負(fù)離子初步分離。這個(gè)過程為30min。4在靜態(tài)中進(jìn)一步分離。由于吸附正離子顆粒有大有小，大的很快形成不溶于水的凝聚體，往上游動(dòng)，最終成為懸浮物。但是，很小的微粒，仍在H2O0Hi中游動(dòng)，需要一定時(shí)間，才與懸浮物凝聚體連在一起。這個(gè)過程，需要12小時(shí)。步驟4:分離負(fù)自由基離子液體懸浮物在上層，負(fù)自由基離子液體在下層.層次分明，固此很容易進(jìn)行分離。根據(jù)上述情況，負(fù)自由基離子液體可以從底部排出。為防治雜質(zhì)流入，需在排出口安裝過濾裝置。此時(shí)，分離出來的負(fù)自由基離子液體，即為工業(yè)級(jí)產(chǎn)品。步驟5:重復(fù)制備負(fù)自由基離子液體。懸浮的不溶于水的凝聚體，通過排出負(fù)自由基離子液體，沉在釜底。前面已經(jīng)論述，此事的鈉離子已轉(zhuǎn)化為氫氧華納。加上計(jì)量水500Kg,攪拌0-10min。在攪拌過程中，凝聚體分離，分成RCaSi0/—與氫氧化鈉，停止攪拌后，在靜態(tài)中，氫氧化鈉又會(huì)進(jìn)入重復(fù)電離機(jī)理。NaOH->Na++0H—+e鈉離子又會(huì)還原為金屬鈉。Na++e->Na金屬鈉又會(huì)分解水，形成氫氧化鈉和氫。2Na+2H20-〉2Na0H+H2'氫氧化鈉又會(huì)電離NaOH->Na++0H—+e在重復(fù)電離機(jī)理中，又會(huì)不斷地分離出負(fù)自由基離子(OHi),于此同時(shí)，進(jìn)入兩個(gè)層次自組裝第一個(gè)層次為負(fù)自由基離子與水分子的自組裝，形成H20'oh;,即為負(fù)自由基離子液體；第二個(gè)層次是正離子的自組裝，形成不溶于水的懸浮凝聚體。兩個(gè)層次的自組裝是交叉進(jìn)行的，反復(fù)進(jìn)行的。當(dāng)懸浮凝聚體中的鈉離子，轉(zhuǎn)化為氫氧化鈉當(dāng)負(fù)自由基離子與現(xiàn)存的水分子自組裝成iwx)^oh;，達(dá)到極限濃度，重復(fù)電離與自組裝停止進(jìn)行。通過兩個(gè)層次的自組裝，一個(gè)是不溶于水的懸浮凝聚體，即為正離子自組裝；另一個(gè)是與水分子自組裝成H20'0Hi,成為液體，即為負(fù)離子自組裝。通過兩個(gè)層次的自組裝，正負(fù)離子得到了分離。這個(gè)過程約為5-30min。在靜態(tài)中進(jìn)一步分離，這個(gè)過程為12小時(shí)。一般可以一次投料，重復(fù)制備負(fù)自由基離子液體為5-10次。步驟6:精濾藥用級(jí)產(chǎn)品，需對(duì)負(fù)自由基離子液體再過濾。步驟7:灌裝可根據(jù)不同需要，采用不同的灌裝桶進(jìn)行灌裝。實(shí)施例2:步驟l:強(qiáng)堿性電解質(zhì)預(yù)處理取氧化鈣9.5Kg,用8(H-5'C熱水200Kg消化，然后過濾，除去殘?jiān)４?。步驟2:制備吸附正離子溶液取有機(jī)硅/無機(jī)硅納米復(fù)合物7Kg和去離子水25Kg，分別加入到反應(yīng)釜中，加熱升溫至90+-5'C，恒溫，直至熔融、溶解，其轉(zhuǎn)化過程與例l相同。步驟3:在重復(fù)電離中自組裝與分離自組裝分為兩個(gè)層次，一個(gè)層次是負(fù)自由基離子的自組裝；另一個(gè)層次是正離子的自組裝。在正離子自組裝過程中，兩個(gè)層次的自組裝是交叉的，反復(fù)進(jìn)行的。通過兩個(gè)層次的自組裝，正負(fù)離子得到了分離。1在重復(fù)電離中自組裝負(fù)自由基離子液體堿土金屬與堿金屬不同，堿土金屬中的氫氧化鈣幾乎不溶于水。因此，經(jīng)過預(yù)處理的氫氧化鈣，很快沉淀。因此，對(duì)氫氧化鈣水溶液需要攪拌，約為1-5min。在攪拌過程中，氫氧化鈣進(jìn)入重復(fù)電離。其實(shí)，在預(yù)處理過程中，已經(jīng)重復(fù)電離，已經(jīng)不斷地自組裝負(fù)自由基離子液體。其重復(fù)電離機(jī)理如下Ca(OH)2—>Ca2++20IT+2e在電離過程中，同時(shí)進(jìn)入自組裝。其中OHi，以水分子為自組裝主體，以O(shè)Hi為組裝對(duì)象，自組裝成負(fù)自由基離子液體，即為H20'0H;。于此同時(shí)，鈣離子Ca"又會(huì)還原為金屬鈣。Ca^+2e-〉Cs金屬鈣又會(huì)分解水，生成氫氧化鈣和氫。Ca+2H20_〉Ca(OH)2+H/氫氧化鈣又會(huì)電離。Ca(0H)2—>Ca2++20IT+2e這是一個(gè)重復(fù)的快速電離機(jī)理，同時(shí)也是也是一個(gè)快速的不斷地自組裝負(fù)自由基離子液體過程。這個(gè)過程，提高了水溶液的堿性，即為負(fù)自由基離子的濃度。(2)在分子擴(kuò)散中兩"轉(zhuǎn)化"在攪拌過程中，吸附正離子溶液由釜頂部大流量加入到強(qiáng)堿性氫氧化鈣電解質(zhì)水溶液中，并繼續(xù)攪拌3min,很快地?cái)U(kuò)散與混合。其中，如(RC00H20)Si(0H)3締合分子遇到強(qiáng)堿性，發(fā)生兩"轉(zhuǎn)化"一是RC00H離子化，由(RC00H20)Si(0H)3轉(zhuǎn)化成(RC00)Si(0H)3，即由氫鍵轉(zhuǎn)化為化學(xué)鍵；二是(RC00)Si(0H)3轉(zhuǎn)化為(RC00)Si0/—,即有氫氧鍵轉(zhuǎn)化為負(fù)氧。(3)在兩轉(zhuǎn)化過程中自組裝與分離在兩轉(zhuǎn)化過程中，進(jìn)入第二個(gè)層次自組裝，如以(RC00)SiOf為自組裝主體，以Ca+為自組裝對(duì)象，自組裝主體強(qiáng)烈的吸附著鈣離子，形成鹽和雙電層，即{(RC00)Si"n由于自組裝主體中的R是長碳鏈，因此會(huì)自發(fā)的覆蓋在顆粒表面，使吸附顆粒表面有機(jī)化，形成疏水性基團(tuán)。疏水性基團(tuán)相互之間的作用，又形成不溶于水的凝聚體，并漸漸地沉淀(鈣的比重大于水)。沉淀的不溶于水的凝聚體，鈣離子又會(huì)轉(zhuǎn)化為金屬鈣。Ca2++2e_>Ca金屬鈣又會(huì)分解水，產(chǎn)生氫氧化鈣和氧。Ca+2H20_〉Ca(OH)2+H2'此時(shí)，{(RC00)Si3}n不再電離。這是一次投料，可以重復(fù)制備負(fù)自由基離子液體的物質(zhì)基礎(chǔ)。也是可以重復(fù)制備負(fù)自由基離子液體的理論依據(jù)。在自組裝正離子過程中，同時(shí)存在負(fù)自由基離子液體的自組裝。這時(shí)兩個(gè)層次的自組裝是交叉進(jìn)行的，也是重復(fù)進(jìn)行的。當(dāng)負(fù)自由基離子0Hi與現(xiàn)有水分子自組裝成H200H，0H;達(dá)到極限濃度；當(dāng)正離子自組裝體沉淀于釜底，其中不溶于水的凝聚體中的鈣離子，全部轉(zhuǎn)化為氫氧化鈣，重復(fù)電離與自組裝停止進(jìn)行。通過兩個(gè)層次的自組裝，下層為不溶于水的凝聚體，上層為負(fù)自由基離子液體，層次分明，正負(fù)離子從中得到了初步分離。這個(gè)過程為30min。4在靜態(tài)中進(jìn)一步分離與例1相同。步驟4:分離負(fù)自由基離子液體與例1相同。步驟5:重復(fù)制備負(fù)自由基離子液體。與例l相同。步驟6:精濾與例l相同。步驟7:灌裝與例1相同。經(jīng)測試，其技術(shù)指標(biāo)如下負(fù)自由基離子液體(H20*0Hi)質(zhì)量指標(biāo)檢測指標(biāo)指標(biāo)備注工業(yè)級(jí)藥用級(jí)外觀無色無色H20'0HS含量》99.5%99.9%ra1414正離子含量《現(xiàn)還沒測試手段雜質(zhì)《0.5%0.1%負(fù)自由基離子液體的特性及其應(yīng)用展望1、負(fù)自由基離子液體的特性負(fù)自由基離子液體，不同于目前國內(nèi)外在研究的離子液體。目前的所謂離子液體，是指在室溫或室溫附近溫度下，呈液態(tài)的電離子構(gòu)成的物質(zhì)。它是由許多小負(fù)離子如六氟合磷酸離子[(PFe)—]、或四氟硼酸根離子([BF4]—),與離子式量很大的正離子，如(1-2基-3甲基咪唑鑰離子或l-丁基-3-甲基咪唑鏠離子)組成。負(fù)自由基離子液體除了具有上面所說的離子液體一般特性以外，還具有自己獨(dú)特的特性。(1)以水為載體。負(fù)自由基離子液體，是以水分子為自組裝主體，以負(fù)自由基離子為組裝對(duì)象，通過氫鍵，自組裝成負(fù)自由基離子液體，即為H2O0Hi。這樣，具有熱力學(xué)上的穩(wěn)定性。由于是水性,因此，適用性極其廣泛。(2)具有強(qiáng)氧化性。所謂強(qiáng)氧化性，是因?yàn)樗南鄬?duì)氧化能力為2.05，除了Ti02正空穴外(2.35)外，比原子氧(1.78)、臭氧(1.52)、過氧化氫(1.31)、高錳酸(1.24)、次氯酸(l.10)、氯氣(l.OO)都強(qiáng)。幾乎與所有的有機(jī)物發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，甚至將有機(jī)物徹底分解為水和二氧化碳。羥基自由基與有機(jī)物的反應(yīng)為高級(jí)氧化反應(yīng)，反應(yīng)常數(shù)在106以上，幾乎接近羥基自由基的極限擴(kuò)散速率，可以理解為有機(jī)污染物與羥基自由基一接觸即可反應(yīng)，幾乎不需要反應(yīng)時(shí)間。(3)雙重性質(zhì)。所謂雙重性質(zhì)是指既有自由基性質(zhì)，又具有離子基性質(zhì)，在不同的場合，會(huì)發(fā)生不同的反應(yīng)。(4)雙親試劑。所謂雙親試劑，是指既是親電試劑，又是親核試劑。也就是說，既是電于供體又是電子給體。因此，能與有機(jī)化合物幾乎所有的官能團(tuán)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。(5)在負(fù)自由基離子液體中，在氧存在下OHi進(jìn)攻反應(yīng)，引發(fā)一系列的復(fù)雜反應(yīng)，形成新的氧化物種，可大大的提高綜合氧化和還原性能。預(yù)計(jì)有可能成為未來的綠色燃料。如下化學(xué)反應(yīng)可以得到證實(shí)H20*0Hi+02—〉HC0i+H202。(6)具有化學(xué)和熱力學(xué)穩(wěn)定性。因?yàn)镠^OHS中的負(fù)自由基離子，不會(huì)與水分子發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，所以具有化學(xué)穩(wěn)定性；與水分子形成氫鍵，所以具有熱力學(xué)穩(wěn)定性。這兩種穩(wěn)定性，構(gòu)成了貯存穩(wěn)定性。2、負(fù)自由基離子液體的應(yīng)用展望根據(jù)負(fù)自由基離子液體的特性，其應(yīng)用范圍相當(dāng)廣，包括農(nóng)業(yè)、工業(yè)、第三產(chǎn)業(yè)、以及環(huán)境衛(wèi)生、"三廢"處理、消防，甚至國防也有它的用途。初步研究是(1)作為強(qiáng)氧化劑的應(yīng)用。強(qiáng)氧化劑應(yīng)用包括消毒、滅菌、降解等用途。例如在農(nóng)業(yè)上可對(duì)農(nóng)作物、水果、蔬菜殺菌滅病，以及消除農(nóng)藥殘毒，還包括土壤消毒和改性。在工業(yè)上處理"三廢"，以及凈化車間空氣。在第三產(chǎn)業(yè)，各種設(shè)施的消毒。在環(huán)境衛(wèi)生中，可以消毒、凈化空氣。根據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道，空氣凈化'效果如下常見室內(nèi)外污染氣體光催化分解反應(yīng)<table>tableseeoriginaldocumentpage15</column></row><table>200910116891.6說明書第13/13頁乙醛<table>tableseeoriginaldocumentpage16</column></row><table>注參表示有此項(xiàng)另外，交通事故中有毒液體、有毒氣體的處理，工廠事故有毒氣體、液體的處理，還包括煤氣、天然氣泄露的降解。甚至，可以作為戰(zhàn)爭武器，對(duì)付細(xì)菌戰(zhàn)、毒氣戰(zhàn)。(2)作為負(fù)離子應(yīng)用。如中和劑，與無機(jī)酸中和，會(huì)形成酸根；與無機(jī)顏填料、納米粒子作用，成為阻聚劑；與兩性和酸性金屬氧化物作用可以成為活化劑。(3)作為負(fù)自由基離子應(yīng)用。可以與有機(jī)化合物作用，形成連鎖反應(yīng)、重排反應(yīng)，歧化反應(yīng)等。利用這些反應(yīng)制備新型化工材料。(4)作為親電親核試劑應(yīng)用。與有機(jī)化合物的官能團(tuán)作用，可以制備新型化工材料。(5)作為堿性催化劑應(yīng)用?？梢詰?yīng)用有機(jī)之間、有機(jī)與無機(jī)之間的縮聚(合)反應(yīng)。(6)作為堿性溶劑應(yīng)用?？捎糜诓蝗苡谒?，但溶于堿溶液的無機(jī)、有機(jī)化合物。總之，負(fù)自由基離子液體具有廣泛的用途，有待人們?nèi)ラ_發(fā)，開發(fā)出一個(gè)新的應(yīng)用領(lǐng)域。甚至，有可能成為未來的綠色燃料，"水"變油成為現(xiàn)實(shí)。除上述實(shí)施例外，本發(fā)明還可以有其他實(shí)施方式。凡采用等同替換或等效變換形成的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明要求的保護(hù)范圍。權(quán)利要求1、一種負(fù)自由基離子液體，其特征在于負(fù)自由基離子液體由如下質(zhì)量百分比的物質(zhì)通過自組裝-離子分離法制備而成，吸收正離子材料為0.1～10％，強(qiáng)堿性電解質(zhì)為0.5～50％，水為50％～99.4％。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的負(fù)自由基離子液體，其特征在于所述的吸附正離子材料，包括天然的硅酸鹽；或合成材料如二氧化硅，氫氧化鋁；或有機(jī)硅，如聚二甲基硅氧烷；或有機(jī)硅/無機(jī)硅納米復(fù)合物。3、根據(jù)權(quán)利要求l所述的負(fù)自由基離子液體，其特征在于所述的強(qiáng)堿性電解質(zhì)包括堿金屬、堿土金屬及其氧化物，以及"三廢"中的上述氫氧化物。4、根據(jù)權(quán)利要求l所述的負(fù)自由基離子液體，其特征在于所述水包括去離子水和硬水。5、一種制備如權(quán)利要求l所述的負(fù)自由基離子液體的自組裝離子分離法，其特征在于包括下列工藝流程及其工藝條件-(1)、強(qiáng)堿性電解質(zhì)預(yù)處，要達(dá)到以下要求溶劑水為50%~99.5%;濃度強(qiáng)堿性電解質(zhì)為0.5~50%;溫度室溫到100攝氏度；純度無雜質(zhì)；(2)、吸附正離子溶液的制備正離子吸附材料為0.1~10%;水為90~99.9%，在50'C-10(TC之間制備而成；(3)、在自組裝中分離在室溫至IO(TC之間，自組裝分為兩個(gè)層次第一個(gè)層次為負(fù)自由基離子自組裝，自組裝成負(fù)自由基離子液體，即為H2OOH';第二個(gè)層次為正離子自組裝，自組裝成不溶于水的凝聚體；通過兩個(gè)層次的自組裝，一個(gè)是液體，另一個(gè)是不溶于水的凝聚體，其中正離子轉(zhuǎn)化為金屬氫氧化物，由此得到了分離，這個(gè)過程為l-30min;在靜態(tài)中，進(jìn)一步分離，其時(shí)間為l-48小時(shí)；(4)、分離負(fù)自由基離子液體根據(jù)懸浮或沉淀，決定負(fù)自由基離子液體排出部位；(5)、重復(fù)制備負(fù)自由基離子液體由于不溶于水的凝聚體中的正離子，會(huì)轉(zhuǎn)化為金屬氫氧化物，因此加入配方計(jì)量水，其水溫為室溫至100°C，攪拌030min，原來的自組裝主體與組裝對(duì)象分離，其中堿金屬、堿土金屬氫氧化物又進(jìn)入重復(fù)電離機(jī)理；同時(shí)又進(jìn)入兩個(gè)層次的自組裝，可重復(fù)制得負(fù)自由基離子液體；(6)、精濾對(duì)負(fù)自由基離子液體再作過濾；(7)、灌裝。6、根據(jù)權(quán)利要求書5所述的制備負(fù)自由基離子液體的自組裝離子分離法，其特征在于自組裝分為兩個(gè)層次第一個(gè)層次為負(fù)離子的自組裝，即以水分子(H20)為自組裝主體，以負(fù)自由基離子(OH￥)為組裝對(duì)象，通過氫鍵自組裝成負(fù)自由基離子液體，即為H2OOH￥;第二個(gè)層次為正離子自組裝，以(RCOO)SiC^為自組裝主體，以正離子為組裝對(duì)象，通過分子之間的作用力，自組裝成不溶于水的凝聚體，通過兩個(gè)層次的自組裝，一個(gè)為液體，另一個(gè)為不溶于水的凝聚體，由此得到了分離。全文摘要負(fù)自由基離子液體，即為H₂O·OH·；是一種新型化工原料。它是由強(qiáng)堿性電解質(zhì)溶液，通過自組裝-離子分離法制備而成。由于堿金屬，堿土金屬具有重復(fù)電離的機(jī)理，因此在一次投料中，可以重復(fù)制備負(fù)自由基離子液體。該負(fù)自由基離子液體，具有獨(dú)特的特性，因此具有極其廣泛的用途。例如，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的殺菌滅病、化工生產(chǎn)中制取化工新型材料，第三產(chǎn)業(yè)各種設(shè)施的消毒，以及環(huán)境消毒、空氣凈化，污水處理，甚至作為生物戰(zhàn)的武器，也有可能成為未來的綠色燃料，水變?yōu)橛统蔀楝F(xiàn)實(shí)。所以，負(fù)自由基離子液體，是未來最重要的最基本的化工原料。文檔編號(hào)C02F1/52GK101565226SQ20091011689公開日2009年10月28日申請(qǐng)日期2009年5月27日優(yōu)先權(quán)日2009年5月27日發(fā)明者張立德,朱長效,趙金良申請(qǐng)人:合肥利陽環(huán)?？萍加邢薰?