基于磁性Janus颗粒的萃取方法技术

本发明专利技术涉及一种基于磁性Janus颗粒的萃取方法。本发明专利技术的萃取方法包括以下步骤：a)在待萃取液中，投入萃取用组合物和磁性Janus颗粒，在动态条件下使得所得萃取体系的至少一部分形成为乳液，其中所述萃取用组合物的至少一部分形成为由所述磁性Janus颗粒稳定的分散相，其中每个所述磁性Janus颗粒同时具有亲水性部分和疏水性部分；b)施加外部磁场A，形成富集有所述分散相的富集乳液部分，进而分离所述富集乳液部分；c)使得分离出所述富集乳液部分后得到的萃取体系分层，进而分离。

【技术实现步骤摘要】
基于磁性Janus颗粒的萃取方法
本专利技术涉及萃取方法，特别是涉及通过采用磁性Janus颗粒作为固体颗粒乳化剂来强化液液萃取的方法。
技术介绍
在石油工业(石油开采、石油炼制及石油化工等)、冶金工业、机械工业、纺织工业、化妆品制造业、餐饮业或食品工业等工业领域中或者在水体保护领域中，液液萃取广泛地应用于从液体组合物中分离目标物质，液液萃取利用待萃取液中的目标物质在不同的溶剂中具有不同的溶解度来分离混合物。在传统的液液萃取中，液液两相的分散尺寸较大，因此两相接触面积较小，导致传质速率低，需要长的停留时间达到萃取平衡，严重影响萃取效率。因此，减小萃取相液滴尺寸是强化液液相间效率的有效途径。为了减小萃取相液滴尺寸，通常可以采用加强两相的对流程度的方法或采用特殊的萃取工艺(例如萃取过程中施加微波、超声场、电场、磁场)的方法。然而，这些此类传统技术通常灵活性较差并且需要复杂的萃取过程或设备。作为增大萃取相液滴接触面积的手段，本领域技术人员有时会考虑向萃取体系中添加例如乳化剂等表面活性剂。然而，此类方法存在明显的技术缺陷。尤其对于水相-有机相的萃取体系而言，常规的乳化剂的使用通常会给萃取后两相的分液带来困难。具体而言，乳化剂降低了混合体系中各组分的界面张力，并在微滴表面形成较坚固的薄膜或由于乳化剂给出的电荷而在微滴表面形成双电层，阻止微滴彼此聚集，从而使乳状液保持均匀。在此情况下，待萃取液相和萃取液相难以彻底分离，极大地负面地影响萃取效果，也会导致环境污染和资源浪费。因此，现有技术中，对于能够同时提高萃取效率和分液效率的液液萃取技术，还依然存在研究的空间。Janus颗粒作为一种新型的材料，因为其具有结构和性能上的独特性质所带来的广泛的应用前景而广受人们的关注。通常Janus颗粒具有结构、形貌或组成不同的两个分区，例如同时具有亲水性部分和亲油性部分。这种性质使得Janus颗粒可以作为固体乳化剂使用。特别是在进行了磁响应性修饰之后，可以使用磁场来实现富集，回收循环利用。例如，专利文献1中制备了磁性Janus颗粒，其可作为固体乳化剂而用于油水分离技术。通过外加磁场能够实现由磁性Janus颗粒稳定的乳液液滴的富集分离，从而实现快速的分液。然而，专利文献1并未关注该磁性Janus颗粒在液液萃取领域中的应用。专利文献专利文献1：WO2016/026464A1
技术实现思路
专利技术要解决的问题针对本领域上述存在的缺陷，本专利技术所要解决的技术问题在于提供一种可广泛地用于各种水相-有机相的萃取体系的萃取方法，其能够提高萃取效率、分液操作简便、灵活性强且具有优异的环境友好性和经济性。用于解决问题的方案根据本专利技术专利技术人的潜心研究，发现通过以下技术方案的实施，能够解决上述技术问题：[1].一种萃取方法，其包括以下步骤：a)在待萃取液中，投入萃取用组合物和磁性Janus颗粒，在动态条件下使得所得萃取体系的至少一部分形成为乳液，其中所述萃取用组合物的至少一部分形成为由所述磁性Janus颗粒稳定的分散相，其中每个所述磁性Janus颗粒同时具有亲水性部分和疏水性部分；b)施加外部磁场A，形成富集有所述分散相的富集乳液部分，进而分离所述富集乳液部分；c)使得分离出所述富集乳液部分后得到的萃取体系分层，进而分离。[2].根据[1]所述的萃取方法，步骤a)中，相对于所述待萃取液和所述萃取用组合物的总重量，所述磁性Janus颗粒的用量为0.001～5重量％。[3].根据[1]或[2]所述的萃取方法，步骤a)中，所述待萃取液和所述萃取用组合物的比例以体积计为1:10000000～1000000:1。[4].根据[1]～[3]任一项所述的萃取方法，步骤b)中，所述外部磁场A的磁场强度为0.05T～2T。[5].根据[1]～[4]任一项所述的萃取方法，步骤b)中，所述外部磁场A的施加时间为1秒～30分钟。[6].根据[1]～[5]任一项所述的萃取方法，其进一步包括以下步骤：d)向分离出的富集有所述分散相的富集乳液部分施加与所述外部磁场A相比磁场强度更大的外部磁场B，从而破乳并且回收所述磁性Janus颗粒。[7].根据[6]所述的萃取方法，步骤d)中，所述外部磁场B的磁场强度为0.1T～5T。[8].根据[1]～[7]任一项所述的萃取方法，所述磁性Janus颗粒的亲水性部分和疏水性部分的组合为选自二氧化硅/聚苯乙烯-二乙烯基苯、二氧化硅/聚(甲基)丙烯酸酯系单体-二乙烯基苯、二氧化硅/聚苯乙烯-(甲基)丙烯酸酯系单体-二乙烯基苯、二氧化硅/聚苯乙烯-二(甲基)丙烯酸酯系单体、二氧化硅/聚(甲基)丙烯酸酯系单体-二(甲基)丙烯酸酯系单体、二氧化硅/聚苯乙烯-(甲基)丙烯酸酯系单体-二(甲基)丙烯酸酯系单体、二氧化钛/聚苯乙烯-二乙烯基苯、二氧化钛/聚(甲基)丙烯酸酯系单体-二乙烯基苯、二氧化钛/聚苯乙烯-二(甲基)丙烯酸酯系单体、二氧化钛/聚(甲基)丙烯酸酯系单体-二(甲基)丙烯酸酯系单体中的至少一种。[9].根据[1]～[8]任一项所述的萃取方法，其特征在于，所述磁性Janus颗粒为雪人状。专利技术的效果通过以上技术方案的实施，本专利技术能够获得以下技术效果：(1)磁性Janus颗粒起到固体乳化剂的作用且具有磁性，因此，本专利技术的萃取方法中，能够通过乳化作用来增大两相接触面积并且提高传质速率，且能够在磁场作用下实现快速、高效分液。换言之，对于水相-有机相的萃取体系，本专利技术的方法能够破解提高萃取效率和实现快速分液的矛盾问题。(2)本专利技术的萃取方法适用于各种水相-有机相的萃取体系，灵活性强。(3)磁性的Janus颗粒能够回收并循环利用，因此，本专利技术的萃取方法是绿色、经济、无二次污染的。附图说明图1为磁性Janus颗粒扫描电子显微镜图。图2为由磁性Janus颗粒稳定的分散相(乳液液滴)的光学显微镜图片。具体实施方式以下，针对本专利技术的内容进行详细说明。以下所记载的技术特征的说明基于本专利技术的代表性的实施方案、具体例子而进行，但本专利技术不限定于这些实施方案、具体例子。需要说明的是：本说明书中，术语“Janus颗粒”是指本领域中广义上的Janus颗粒，即不仅可以是结构形貌上不对称(各向异性)的颗粒，也可以是组成性质上不对称的颗粒，或者兼具二者。本说明书中，所使用的“(甲基)丙烯酸酯”包括“甲基丙烯酸酯”以及“丙烯酸酯”的含义；所使用的“(甲基)丙烯酸”包括“甲基丙烯酸”以及“丙烯酸”的含义。本说明书中，使用“数值A～数值B”表示的数值范围是指包含端点数值A、B的范围。本说明书中，使用“以上”或“以下”表示的数值范围是指包含本数的数值范围。本说明书中，使用“可以”表示的含义包括了进行某种处理以及不进行某种处理两方面的含义。本说明书中，使用“任选”或“任选的”表示某些物质、组分、执行步骤、施加条件等因素使用或者不使用本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种萃取方法，其特征在于，包括以下步骤：/na)在待萃取液中，投入萃取用组合物和磁性Janus颗粒，在动态条件下使得所得萃取体系的至少一部分形成为乳液，其中所述萃取用组合物的至少一部分形成为由所述磁性Janus颗粒稳定的分散相，其中每个所述磁性Janus颗粒同时具有亲水性部分和疏水性部分；/nb)施加外部磁场A，形成富集有所述分散相的富集乳液部分，进而分离所述富集乳液部分；/nc)使得分离出所述富集乳液部分后得到的萃取体系分层，进而分离。/n

【技术特征摘要】
1.一种萃取方法，其特征在于，包括以下步骤：
a)在待萃取液中，投入萃取用组合物和磁性Janus颗粒，在动态条件下使得所得萃取体系的至少一部分形成为乳液，其中所述萃取用组合物的至少一部分形成为由所述磁性Janus颗粒稳定的分散相，其中每个所述磁性Janus颗粒同时具有亲水性部分和疏水性部分；
b)施加外部磁场A，形成富集有所述分散相的富集乳液部分，进而分离所述富集乳液部分；
c)使得分离出所述富集乳液部分后得到的萃取体系分层，进而分离。


2.根据权利要求1所述的萃取方法，其特征在于，步骤a)中，相对于所述待萃取液和所述萃取用组合物的总重量，所述磁性Janus颗粒的用量为0.001～5重量％。


3.根据权利要求1或2所述的萃取方法，其特征在于，步骤a)中，所述待萃取液和所述萃取用组合物的比例以体积计为1:10000000～1000000:1。


4.根据权利要求1～3任一项所述的萃取方法，其特征在于，步骤b)中，所述外部磁场A的磁场强度为0.05T～2T。


5.根据权利要求1～4任一项所述的萃取方法，其特征在于，步骤b)中，所述外部磁场A的施加时间为1秒～30分钟。


6.根据权利要求1～5任一项所述的萃取方法，其特征在于，其进一步包括以下步骤：...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨振忠，梁福鑫，徐建鸿，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京;11