离子液体能否取代有机溶剂？（一）

本文介绍了离子液体（简称ILs）以及聚合离子液体（PILs）在固相微萃取（SPME）、分散基质液液萃取（DLLME）中的应用。由于其良好的选择性、环保性，相信未来，离子液体的应用将越来越广泛，甚至会取代有机溶剂。

在过去的十年中，离子液体与聚合离子液体在许多科学、工程领域得到广泛的研究与应用。ILs是熔点在100℃附近或以下的有机盐，PILs则是由离子液体的单体聚合而成。这些“熔融盐类”的阳离子是有机基团，阴离子是有机或无机基团。若这些阴阳离子间能自由组合，估计会有1018种ILs组合形态。ILs 与PILs之前曾被应用于不同的提取方法中，比如单液滴微萃取（SDME），液相微萃取（LPME），固相微萃取（SPME），分散液液萃取（DLLME），中空膜液萃取（HFSLME），固相萃取（SPE）等。除了一些基于吸附剂的提取外，上述这些样品处理方法中都需要使用有机溶剂。而对比传统的有机溶剂，ILs几乎没有挥发性，低毒，这使得其在样品处理过程中显得很有吸引力。

在本文中，将会分别阐述ILs与PILs的热稳定性、粘度、选择性以及其在SPME、DLLME的应用。

ILs与PILs的独特之处

热稳定性

对于一些需要在高温操作的样品处理，ILs与PILs的热稳定性尤为难得。SPME一般应用于气相色谱，如热解吸过程中，基于ILs与PILs的吸收液必须能承受来自气相进样口（250~280℃）的高温。图1列出了DLLME和SPME过程中常用的ILs与PILs产品以及其结构。大部分的上述ILs与PILs是咪唑鎓盐、吡咯烷鎓盐或季膦盐。咪唑环中氮原子所连接的脂肪族长链越长，其IL产物的热稳定性越高。阴离子对ILs与PILs的热稳定性具有很大的影响。一般来说，分子量、极性较小的阴离子，比如卤化物，由于会与ILs阳离子中的烷基取代基发生亲核取代反应，从而会导致ILs本身热稳定性下降。

粘度

ILs的粘度主要由分子间作用力决定，比如氢键、范德华力以及电荷间吸引。卤化物类ILs有更高的粘度，这是由于它们具有更强的氢键以及与阳离子的电荷吸引力，而其他较大的、或者不对称的阴离子反而粘度较低。当ILs的阳离子与直链状或支链状的脂肪族烃连接时，会因为范德华力作用提高ILs的粘度。

在SPME过程中，一般倾向于使用粘度较高的ILs与PILs，这是因为高温会带来粘度降低。比如热解吸时，气相进样口中的高温会使覆盖在SPME纤维担体中的ILs因为粘度变低而流出，从而出现诸如鬼峰，活化点，更高的背景噪声等问题，需要定期去除进样口中的ILs液体。而在DLLME过程中，ILs的粘度能通过加入分散剂进行调整。分散剂通常是指均能溶于两相的有机改性剂，比如丙酮、甲醇等。如果没有使用分散剂，就要选择适合粘度的ILs，以便提取过程中能使样品更均匀。

选择性可调节

ILs与PILs在萃取过程中最大的优势是其选择性的可调节，从而可提高某类物质的萃取效率。比如，在利用DLLME进行DNA提取时，ILs的高提取率，除了来自于氢键作用外，还得益于电荷作用力。同样，含有芳香环类的样品，比如多环芳烃（PAHs），SPME提取过程中使用含有芳香环的PILs，会因为芳香族间的p-p共轭作用而提高提取效率。

离子液体在SPME中的应用

图2描述了SPME的基本原理：首先，由纤维构成的担体覆盖了一层薄薄的吸附剂。然后，在样品提取过程中，此层吸附剂随担体置于含有被测物的样品中，样品所在环境可能是顶空，也可能直接就是直接浸没到溶液中。通过吸收，被测物部分或全部转移到吸附剂中。最后担体置于高温状态的气相进样口或高效液相色谱进样环进行解吸。