温度升高如何诱导酸性水两相溶液中的相分离
软凝聚态物质
2022-01-12 v1
摘要
基于离子液体的酸性水两相溶液（AcABS）近期在金属回收领域取得了突破。事实上，三丁基十四烷基氯化膦（PCl）与酸及含水量大于 60% 的水的混合物会出现相分离，并对金属离子具有非常好的萃取效率。此外，该三元溶液呈现低临界溶液温度（LCST），意味着相图的双相区域随温度升高而扩大，换言之，均相液体可通过升温（通常几十度）诱导相分离。我们在此探讨驱动相分离的微观机制。小角中子散射为我们提供了不同酸含量和温度下的结构信息。我们表征了二元离子液体/水溶液中球形胶束的形成，以及加酸后由于静电排斥屏蔽导致的胶束聚集。若加盐导致溶液中相同的转变，离子强度并非相关参数，必须考虑离子尺寸或极化率等更微妙的因素来合理化相图。酸浓度和/或温度的升高最终导致胶束絮凝和相分离。最后一步通过氯离子在胶束表面的吸附实现，吸附焓约为 12 kJ/mol。胶束间的吸引力可用 DLVO 势很好地理解。这种放热吸附补偿了熵代价，导致了系统反直觉的行为。
引用
@article{arxiv.2201.03634,
title = {How temperature rise induces phase separation in acidic aqueous biphasic solutions},
author = {Gautier Meyer and Ralf Schweins and Tristan Youngs and Jean-François Dufrêche and Isabelle Billard and Marie Plazanet},
journal= {arXiv preprint arXiv:2201.03634},
year = {2022}
}