甘氨酸又名氨基乙酸,是结构最简单的氨基酸,广泛应用于食品、医药和农药等领域,是一种重要的化工原料。氯乙酸氨化是生产甘氨酸的主要途径之一,然而反应后甘氨酸与副产物氯化铵的分离需要消耗大量甲醇,废液排放量大,且分离效率差。离子液体作为新型的绿色介质,具有低挥发、热稳定好、结构和性质可调等优点,广泛应用于生物质萃取分离和气体吸收等领域。本研究合成了功能化离子液体,对离子液体进行了结构和纯度表征,并以离子液体为萃取剂代替传统有机溶剂萃取分离甘氨酸,开发了甘氨酸分离新过程,主要研究内容如下:(1)合成了咪唑类、季胺类离子液体,对其进行了表征,考察了所合成离子液体萃取分离甘氨酸的效果,发现含有羟基的胆碱双三氟甲磺酰亚胺盐([N1112(OH)][NTf2])萃取效率高于其它离子液体,而二环己基-18-冠醚-6(DCH18C6)的加入可进一步提高萃取效率,[N1112(OH)][NTf2]-DCH18C6复配体系中,甘氨酸萃取率可达85.4%。研究了 pH值、萃取温度、萃取时间、甘氨酸初始浓度和DCH18C6浓度等工艺参数对甘氨酸分配系数和萃取效率的影响规律,获得最优参数,在最优条件下,分配系数和萃取率分别为10.9和94.4%。考察了[N112(OH)][NTf2]的循环利用性,结果表明离子液体循环利用5次,甘氨酸萃取率仍保持90%。(2)采用响应曲面法考察了甘氨酸溶液pH、甘氨酸初始浓度和DCH18C6浓度之间的交互作用对萃取效率的影响,得出3个因素影响甘氨酸萃取效率按如下顺序递减:甘氨酸溶液pH>甘氨酸初始浓度>DCH18C6浓度,预测最佳工艺条件及结果为:甘氨酸溶液pH=2、甘氨酸初始浓度为0.04 mol/L、DCH18C6浓度为0.186 mol/L、理论萃取效率97.88%。在所预测最优条件下,通过4组实验验证预测结果,发现平均萃取效率98.04%,相对标准误差RSD=0.56%,说明响应面所得模型可准确预测实验结果。(3)通过FTIR和量化计算探究了[N1112(OH)][NTf2]、DCH18C6萃取甘氨酸的机理,结果表明[N1112(OH)][NTf2]、DCH18C6和甘氨酸之间形成的强氢键作用为萃取分离的关键。(4)鉴于氢键在甘氨酸萃取过程中的重要性,研究中还制备了易形成氢键作用的质子型离子液体1-丁基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐([Bmi][NTf2]),采用FT-IR和NMR表征确定其结构;并对其萃取甘氨酸的能力进行了评价,发现该体系分配系数是非质子离子液体[Bmim][NTf2]的10倍,萃取效率是其4倍。