电化学法制备咪唑型离子液体的研究(9)
5. 杂质离子的引入：采用电化学方法制备离子液体的初衷就是尽可能地制备杂质少的离子液体，所以需要考虑电解液的选取是否会带入杂质离子。
6. 离子交换膜的选择：采用阴离子交换膜还是阳离子交换膜，要考虑到产物所生成的槽内物质是否会有杂质离子。
设计电化学反应器时，首先从单个反应器的产率要求、原材料转化率的要求和电流效率数据进行物料衡算，求出通过反应器的总电量，再根据选用的电流密度算出所需的电极总表面积，初步选择一种反应器的操作方式。然后根据电化学反应的性质、反应物和产物的物理化学性质、电解液的温度等，选择电极材料和确定电解槽的整体结构。电流密度是电化学反应器的重要参数，影响到槽电压的大小和电流效率的高低。在不降低电流效率的条件下，尽可能增大电流密度来提高生产能力。但是电流密度的提高会受到扩散传质的限制，电化学反应器采用的电流密度及电极面积必须考虑到这一点。
现设计反应器如下:
图2-1 电合成离子液体装置
反应器选用PVC材料，每个槽室的容积为350mL，阳离子交换膜为长方形，长为4.9m、宽为2.5cm，面积为12.25cm2。电极选取化学性质稳定的石墨，规格为0.7cm×2.3 cm×5.4cm，浸入电解槽的石墨板长约4.9cm接触溶液面积约为33.31cm2，用绝缘电线平行正对着固定在电解槽上。
2.4.2电化学制备[Emim]Ac
具体实验步骤如下：
第一步：将离子膜泡在去离子水中，浸泡3小时，换去离子水再浸泡1小时，同时将电解槽拆开洗净，从去离子水中取出离子膜，按电解槽的大小裁剪离子膜、打孔，快速安装电解槽，安装完后，向电解槽两侧各注入去离子水看电解槽是否泄漏；
第二步：开启电源，向阳极加入由溴化-1-乙基-3-甲基咪唑配成的水溶液，阴极加入由冰醋酸配成的水溶液，继续加去离子水，使两极液面将膜全部浸没。（注意：加料的时候两极液面要平衡，不要液面相差太大，防止离子膜由于液面差压破裂）；
第三步：调节电源，使用恒流，保持电流0.8~1A，电解期间用温度计记录电解池内温度，观察温度变化，期间记录电流和电压，槽液温度数据。需要注意阴极液面的变化，不要溢出电解槽，因电解需要不断电进行，晚上无人看管时，电流调至0.1~0.2A左右，第二天恢复。（注意：也可按照经验估计电流升高趋势，调节至合适电压、电流，令反应在无人看管时也能持续有效进行）；
第四步：阴极pH值变化，到pH值为7时，调节电流至0.1A，将阴极液放出装桶，阳极液同时从上部吸出，防止液面相差太大致使离子膜破裂。
第五步：阴极液放完后，阳极液静置弃去沉淀重复利用，再加回阳极。
第吹冰步：后处理；反应液放出后蒸发去除溶剂水浓缩后，加入二氯丁烷逼盐，抽滤掉沉淀，留滤液，旋蒸掉二氯丁烷。
反应机理如下：
阳极反应：2Br--2e→ Br2
阴极反应：2H+ +2e → H2↑
阴极化学反应：Ac-+[ Emim]+→ [Emim]Ac
电解时总反应：2[Emim]Br+2HAc→[Emim]Ac+H2↑+Br2
目标产物[Emim]AC在水中溶解度较大，反应结束后将阴极室液体倒出并在60℃下旋蒸除水后称量，计算产率，公式如下：
产率：A = [Emim]Ac物质的量/加入的HAc物质的量 （2-2）
3.实验结果与讨论
3.1 常规法制备1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐
常规法制备[Emim]Ac的原理是[Emim]Br和KAc中溴离子比醋酸根离子活泼，可以进行离子交换反应，而产物KBr微溶于乙醇以及[Emim]Ac溶于乙醇，但是由于反应后形成的[Emim]Ac乙醇溶液仍然对溴化钾和[Emim]Br有一定的溶解性，导致所合成的[Emim]Ac中的卤素含量较高。