针对化工废水中的锌、铜、镉等重金属离子，中外许多学者采取液液萃取、液相微萃取、固相分离、电沉积、离子交换等方法分离重金属离子。其中，萃取方法被广泛使用，但因有机萃取剂的强毒性，易造成二次污染，其应用受到严格限制。
在进一步研究中，我们发现用于萃取的离子液体存在价格昂贵、粘度高、制备困难等问题，在实际应用中具有一定的局限性。咪唑类离子液体的应用克服了上述问题，因此我们考虑将其拓展应用到含Zn2+废水的萃取分离过程中。研究发现咪唑类离子液体对于Cu、Ni的萃取效果要强于对Zn的萃取，所以为优化咪唑类离子液体对Zn的萃取效果，在咪唑离子液体上引入硫醚、硫脲等功能性基团来实现这一目标。
1、实验材料与方法
1.1 实验试剂与仪器
试剂包括1-溴辛烷(99%)，1-(3-氨基丙基)咪唑(≥97%)，1-丁基咪唑(97%)，1-溴丁烷(99%)，1-溴己烷(99%)，氯化锌(AR)以及乙腈(HPLCgrade)。使用的仪器包括见光分光光度计PTS2000，旋转蒸发仪RE52-A，等离子体发射光谱仪，MaterialStudio软件。
1.2 离子液体合成
离子液体是通过离子交换两步法合成的。首先使用1-(3-氨基丙基)咪唑、乙腈、异硫氰酸甲酯制得纯中间体，再使和溴己烷混合，乙腈作为溶剂制备功能性离子液体。
按照硫脲基离子液体的合成方法，用硫醚代替硫脲来合成硫醚基离子液体。
1.3 Zn2+萃取及检测方法
称取一定量的ZnCl2•2H2O，用去离子水溶解至恒定体积，并将其配置为一系列浓度为4～101mg/L的Zn2+溶液。使用等离子体发射光谱仪分析上层溶液中的金属离子含量。萃取率=（金属离子的初始浓度－萃取相中金属离子浓度）/金属离子初始浓度，单位为mg/L。
2、结果与讨论
2.1 功能性离子液体对Zn2+的萃取作用
实验中使用硫脲基和硫醚基两种功能性离子液体来研究Zn2+的萃取效果。1mL和50mL20mg/L氯化锌溶液在室温下混合一定时间后分离，然后测量水中的残留离子浓度。
如图1所示，两种含硫功能性离子液体对废水中的Zn2+有一定的萃取效果，在10min后便出现了对锌离子的萃取，之后萃取率不断提高，到90min后，基本达到平衡。其中硫脲基离子液体对Zn2+终萃取效果大概在75%左右，而硫醚基离子液体终萃取率达到90%以上。因此，由于工作量有限，本文后续研究主要以效果较好的硫脲基离子液体作为主要研究对象。
2.2 不同因素对金属离子萃取效果的影响
在重金属废水的实际萃取过程中，离子液体的萃取效果可能受到多种因素的影响，包括无机盐离子、pH值、超声波等。能否在不同因素影响下保持良好萃取效果即是否具有适应性是衡量一个萃取体系的重要指标。
2.2.1 无机盐（NaCl）对Zn2+萃取效果的影响
向含Zn2+的溶液中添加一定量的NaCl，制备盐含量为1％～5％的水溶液。萃取后，观察无机盐对Zn2+萃取效果的影响。
如图2所示，溶液中的NaCl对金属离子的萃取效果几乎没有影响，并且萃取前后水溶液中的Na+含量保持不变。本研究中无机盐NaCl的添加对硫脲基离子液体体系中对Zn2+的萃取效果影响极小，因此可用于处理一定盐度的重金属废水，达到将膜处理浓缩液等杂盐分离回收的目的。
2.2.2 溶液pH对Zn2+萃取效果的影响
本研究使用盐酸在1～7范围内调节不同pH条件，讨论硫脲基离子液体体系对Zn2+等重金属萃取效果的变化，结果如图3所示。
对于基于硫脲的功能性离子液体，金属离子的萃取效果通常会随着pH的升高而略有提高，但萃取速率不会急剧增加。通常，当添加螯合剂后，pH的升高将增加离子液体对金属离子的萃取率，有时会先升高然后降低，主要原因是pH值的差异会改变螯合剂的形式及其与金属离子形成络合物的性质。
2.2.3 超声波对Zn2+萃取效果的影响
因为超声波独特的空化作用，在传统萃取剂的萃取过程中可作为辅助手段。使用0.5W/cm2的超声波辅助萃取，研究了硫脲基离子液体复合萃取体系在超声波条件下对Zn2+萃取效果的影响。
