專利名稱：一種纖維素均相?；磻?yīng)后離子液體溶劑的回收方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及離子液體溶劑回收方法，特別是涉及一種纖維素均相?；磻?yīng)后離子液體溶劑的回收方法。
背景技術(shù)：
纖維素是自然界中最為豐富的一種可再生資源，廣泛存在于植物纖維中。隨著石油、煤等不可再生資源的不斷消耗匱乏，通過對纖維素改性來開發(fā)環(huán)境友好、高附加值的綠色工業(yè)產(chǎn)品越來越引起人們的重視。其中對纖維素有機酸酯的研究已成為人們研究的熱點。作為纖維素的一種改性產(chǎn)品，纖維素有機酸酯在涂料、涂層以及油漆、醫(yī)藥領(lǐng)域中有著非常重要的作用，被廣泛用于國防、化工、生物、醫(yī)藥、建筑、航天等領(lǐng)域。離子液體溶劑是近年來興起的一種新型綠色溶劑，尤其是一些特定結(jié)構(gòu)的離子液體溶劑對纖維素具有優(yōu)良的溶解能力。由于其具有超低蒸汽壓、高熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性， 因此，以離子液體溶劑為介質(zhì)的纖維素均相衍生化引起了化學(xué)界的廣泛關(guān)注，其中在離子液體溶劑中對纖維素進行均相酰化制備纖維素有機酸酯已經(jīng)有了很多的報道。雖然離子液體溶劑作為一種優(yōu)良的綠色溶劑在纖維素改性工程中，具有良好環(huán)境、社會、經(jīng)濟效益，但是當(dāng)將其釋放入水環(huán)境中，由于其較大的毒性和較難的生物可降解性，將會對環(huán)境造成很大的污染，再加上離子液體溶劑較傳統(tǒng)溶劑昂貴，因而無論從環(huán)境角度還是經(jīng)濟方面考慮，離子液體溶劑的回收與純化研究都具有重要的意義。關(guān)于從廢液或廢水中回收離子液體溶劑的技術(shù)己有許多報道，例如中國專利 CN1804161A公布了一種纖維素紡絲廢水中離子液體溶劑的回收方法，該方法對紡絲凝固浴廢水經(jīng)過沉淀-過濾-減壓蒸餾-常壓蒸餾的工序，使作為纖維素溶劑通過濕法紡絲進入凝固浴的離子液體溶劑得到有效的回收；但由于紡絲廢水中的離子液體溶劑的含量較低，因此直接蒸餾能耗較高，不利于節(jié)能減排。中國專利CN1944357A中公開了一種先用萃取劑富集親水性離子液體溶劑，再用水洗出離子液體溶劑，最后進入蒸發(fā)處理的工藝；中國CN1973943A中公開了向離子液體溶劑的水溶液中加入特定無機鹽，從而形成雙水相體系，再進行下一步分離。這兩種方法雖然有較好的富集效果，但工藝復(fù)雜，而且由于引入無機鹽同時會污染離子液體溶劑，有待于進一步研究；中國專利CN101219840A采用預(yù)處理、 超濾、納濾或反滲透、減壓蒸餾的聯(lián)合方法從紡絲廢水中回收離子液體溶劑。由于膜材料比較昂貴，膜的循環(huán)利用比較困難，成本較大，而且回收的離子液體濃度不高。中國專利 CN101003510A發(fā)明的僅是利用分子蒸餾對合成粗離子液體的提純，沒有涉及到參加反應(yīng)后離子液體溶劑廢液的回收。分子蒸餾是在真空條件下，利用不同分子平均自由程差異導(dǎo)致其表面蒸發(fā)速率不同而達到分離的方法；由于分子蒸餾是在高真空遠低于沸點的溫度下進行的，蒸餾時間短， 所以該過程已成為分離目的產(chǎn)物最溫和的蒸餾方法，特別適合于分離低揮發(fā)度、高分子量、 高沸點、高粘度、熱敏性和具有生物活性的物質(zhì)；己在石油化工、食品、塑料、醫(yī)藥等行業(yè)得到成功應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于提供一種纖維素均相?；磻?yīng)后離子液體溶劑的回收方法，即采用減壓蒸餾及分子蒸餾相結(jié)合方法回收離子液體溶劑廢液中的離子液體溶劑，可以克服現(xiàn)有技術(shù)存在缺陷，具有能耗小，效率高，工藝簡單，良好的環(huán)境效益和經(jīng)濟效益。本發(fā)明的技術(shù)方案如下本發(fā)明提供的纖維素均相?；磻?yīng)后離子液體溶劑的回收方法，其為利用減壓蒸餾和分子蒸餾相結(jié)合的技術(shù)回收纖維素均相?；磻?yīng)后離子液體溶劑，首先是將纖維素均相酰化反應(yīng)后離子液體溶劑廢液經(jīng)脫色和過濾，然后再依次進行蒸餾和分子蒸餾；其具體步驟如下(1)將纖維素均相?；磻?yīng)后的離子液體溶劑廢液用活性炭脫色；所述活性炭為孔半徑100 150nm的微孔活性炭，脫色溫度為30 80°C，脫色時間為30min 120min，所述活性炭用量為所述離子液體溶劑廢液重量的 5% ；(2)將經(jīng)脫色后的離子液體溶劑廢液用微孔濾膜過濾；(3)將過濾后的離子液體溶劑廢液倒入旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀進行減壓蒸餾；減壓蒸餾溫度60 110°C，減壓蒸餾時間3 15小時，減壓蒸餾壓強2 30kpa ；(4)將減壓蒸餾后的離子液體溶劑廢液倒入刮膜式分子蒸餾裝置中進行分子蒸餾；所述分子蒸餾的步驟如下(a)將經(jīng)減壓蒸餾后的離子液體溶劑廢液加入進料器中，并預(yù)熱使其溫度為50 80 0C ；(b)調(diào)整刮膜式分子蒸餾裝置的壓力為1 lOOPa，刮膜式分子蒸餾裝置的蒸發(fā)表面溫度為80 110°C ；(c)開啟進料閥門，并同時打開刮膜式分子蒸餾儀的刮膜轉(zhuǎn)子，開始滴液并進行分子蒸餾，收集所得重組分為回收的離子液體溶劑；所述滴液的進料速度為1 lOml/min ；所述刮膜轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)速度為275 440r/min ；所述刮膜式分子蒸餾裝置的冷凝面溫度為-15 15°C ；所述離子液體溶劑廢液中的離子液體溶劑為咪唑鹵鹽離子液體溶劑或咪唑的 C1 C6羧酸鹽離子液體溶劑。所述的咪唑鹵鹽或咪唑的C1 C6羧酸鹽的陽離子具有下式結(jié)構(gòu)
權(quán)利要求
1.一種纖維素均相?；磻?yīng)后離子液體溶劑的回收方法，其為利用減壓蒸餾和分子蒸餾相結(jié)合的技術(shù)回收纖維素均相?；磻?yīng)后離子液體溶劑，首先是將纖維素均相?；磻?yīng)后離子液體溶劑廢液經(jīng)脫色和過濾，然后再依次進行蒸餾和分子蒸餾；其具體步驟如下(1)將纖維素均相?；磻?yīng)后的離子液體溶劑廢液用活性炭脫色；所述活性炭為孔半徑100 150nm的微孔活性炭，脫色溫度為30 80°C，脫色時間為 30min 120min，所述活性炭用量為所述離子液體溶劑廢液重量的 5% ；(2)將經(jīng)脫色后的離子液體溶劑廢液用微孔濾膜過濾；(3)將過濾后的離子液體溶劑廢液倒入旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀進行減壓蒸餾；減壓蒸餾溫度60 110°C，減壓蒸餾時間3 15小時，減壓蒸餾壓強2 30kpa ；(4)將減壓蒸餾后的離子液體溶劑廢液倒入刮膜式分子蒸餾裝置中進行分子蒸餾；所述分子蒸餾的步驟如下(a)將經(jīng)減壓蒸餾后的離子液體溶劑廢液加入進料器中，并預(yù)熱使其溫度為50 80 0C ；(b)調(diào)整刮膜式分子蒸餾裝置的壓力為1 lOOPa，刮膜式分子蒸餾裝置的蒸發(fā)表面溫度為80 110°C ；(c)開啟進料閥門，并同時打開刮膜式分子蒸餾儀的刮膜轉(zhuǎn)子，開始滴液并進行分子蒸餾，收集所得重組分為回收的離子液體溶劑；所述滴液的進料速度為1 lOml/min ；所述刮膜轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)速度為275 440r/min ；所述刮膜式分子蒸餾裝置的冷凝面溫度為-15 15°C ；所述離子液體溶劑廢液中的離子液體溶劑為咪唑鹵鹽離子液體溶劑或咪唑的C1 C6 羧酸鹽離子液體溶劑。
2.按權(quán)利要求1所述的纖維素均相?；磻?yīng)后離子液體溶劑的回收方法，其特征在于，所述的咪唑鹵鹽或咪唑的C1 C6羧酸鹽的陽離子具有下式結(jié)構(gòu)
3.按權(quán)利要求1所述的纖維素均相?；磻?yīng)后離子液體溶劑的回收方法，其特征在于，所述的咪唑鹵鹽離子液體溶劑為咪唑氟鹽、咪唑氯鹽、咪唑溴鹽或咪唑碘鹽。
4.按權(quán)利要求1所述的纖維素均相酰化反應(yīng)后離子液體溶劑的回收方法，其特征在于，所述的咪唑的C1 C6羧酸鹽為咪唑醋酸鹽、咪唑丙酸鹽、咪唑丁酸鹽、咪唑戊酸鹽或咪唑己酸鹽。
5.按權(quán)利要求1所述的纖維素均相?；磻?yīng)后離子液體溶劑的回收方法，其特征在于，所述步驟( 所使用的微孔濾膜為孔徑0. 22 Iym的聚四氟乙烯濾微孔膜或孔徑 0. 22 1 μ m微孔陶瓷膜。
全文摘要
本發(fā)明涉及的纖維素均相?；磻?yīng)后離子液體溶劑的回收方法，是先將纖維素均相?；蟮碾x子液體廢液脫色、過濾，然后對過濾后的離子液體廢液減壓蒸餾，再將減壓蒸餾后的離子液體廢液加入分子蒸餾裝置中，選擇適當(dāng)?shù)倪M料溫度，進料速度、蒸發(fā)溫度、蒸發(fā)壓強、刮膜旋轉(zhuǎn)速度、冷凝溫度進行分子蒸餾，收集所得重組分即為回收后的離子液體；本發(fā)明的方法將減壓蒸餾和分子蒸餾技術(shù)相結(jié)合可高效地脫除纖維素均相?；箅x子液體溶劑廢液中有機殘留物和水，使得到的離子液體純度在99％以上。本發(fā)明具有能耗較低、工藝簡單、效率較高優(yōu)點，回收的離子液體可循環(huán)利用。
文檔編號B01D3/12GK102371078SQ201010249750
公開日2012年3月14日 申請日期2010年8月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月10日
發(fā)明者吳睿, 曹妍, 李會泉, 黃科林 申請人:中國科學(xué)院過程工程研究所