專利名稱：離子液體的回收方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及離子液體的回收，尤其涉及一種以離子液體為溶劑進行纖維素或丙烯
晴纖維制備過程中產(chǎn)生的含水離子液體溶液的回收利用方法。
背景技術(shù)：
室溫離子液體與傳統(tǒng)溶劑相比，具有沸點高，不揮發(fā)，能在較寬的溫度范圍內(nèi)以液態(tài)存在，且有良好的熱穩(wěn)定性的優(yōu)點；而且可以通過選擇適宜的陰、陽離子的組合而改變其物理化學(xué)性質(zhì)，是許多有機物、無機物和高分子材料的良溶劑。離子液體作為一種綠色溶劑廣泛應(yīng)用于電化學(xué)、有機合成、催化和分離等領(lǐng)域，同時也是許多高分子聚合反應(yīng)和加工的良溶劑，如聚對苯、聚丁烯、聚甲基丙烯酸甲酯或聚苯乙烯等的聚合反應(yīng)等。如美國專利20020010291公開的一種在離子液體中制各高分子量聚異烯烴的方法，美國專利20030157351公開的一種纖維素在離子液體中溶解和加工的方法，中國專利CN 1596282A公開的采用離子液體溶解及加工纖維素的方法等。 近年來各高校、科研機構(gòu)對離子液體溶解纖維素、溶解丙烯晴的研究成為對離子液體研究的一個重點，由于離子液體成本較高，所以為了實現(xiàn)離子液體作為溶劑的工業(yè)化生產(chǎn)，離子液體的回收再利用成為對離子液體研究的重中之重。專利200510108024.X公開了采用萃取方法回收疏水性和親水性離子液體的回收方式；專利200510111966. 3公開了經(jīng)沉淀一過濾一減壓蒸餾一常壓蒸餾工序回收凝固浴中離子液體的方法；專利200810052153公開了一種從紡絲廢水中回收離子液體的方法，介紹通過預(yù)處理后采用納濾或反滲透工藝濃縮離子液體水溶液；專利ZL200610017298. 2介紹了一種水溶液中離子液體富集工藝，通過向離子液體水溶液中添加鹽，使離子液體與鹽可形成雙水相體系，并通過溫度調(diào)整，達到對離子液體進行多次富集回收的目的。以上專利所采用的方法雖能進行離子液體的濃縮或回收，但由于在對離子液體蒸餾回收前離子液體的濃度較低(一般在30wt^以下)，因此蒸餾需要的能耗高，存在回收成本高問題，或存在回收率低以及回收液體純度低等問題，不易于工業(yè)化生產(chǎn)。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種離子液體的回收方法，不僅降低了蒸餾回收時的生產(chǎn)能耗，而且提高了離子液體的回收率，易于實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是
離子液體的回收方法，包括以下步驟 (1)過濾除雜將紡絲后回收的離子液體水溶液進行過濾除雜； (2)濃縮處理將除雜后的離子液體水溶液在壓力0. 8 12Mpa，溫度15 45°C
條件下，用反滲透膜濃縮處理； (3)鹽析分離向濃縮后的離子液體水溶液中加入無機鹽并攪拌，然后靜置分層為富離子液體相和富鹽相，所述富離子液體相中離子液體的濃度^ 80wt% ;
3[OOW] (4)蒸發(fā)分離將富離子液體相在壓力《-0. 08Mpa，溫度95 13(TC條件下進行
減壓蒸餾，得到濃度^ 98. 5wt^，且含水率《lwt^的離子液體。 所述離子液體水溶液的過濾使用0. 5 10微米過濾孔徑的PP濾芯。 所述反滲透膜的脫鹽率為使用1000卯mNaCl測試時98wt% 。 所述濃縮處理后的離子液體水溶液的濃度為8 25wt% 。 所述濃縮處理時，離子液體水溶液經(jīng)反滲透膜濃縮出來的水分回收利用。 鹽析分離時所述無機鹽在溶液中的濃度為20 50wt^，所述無機鹽為各種無機
鹽，優(yōu)選為磷酸鉀、磷酸氫二鉀或碳酸鉀。 所述富鹽相經(jīng)反滲透膜增濃后，循環(huán)利用。 所述富離子液體相的減壓蒸餾采用真空刮板薄膜的蒸餾方式，所述真空刮板薄膜
是利用高速旋轉(zhuǎn)將液體物料分布成均勻薄膜并在真空條件下進行的蒸餾。 所述蒸餾過程中結(jié)晶析出的鹽回收利用去鹽析分離，蒸餾冷凝水回收利用。 所述紡絲后回收的離子液體的水溶液濃度為0. 1 6wt% 。所述離子液體水溶液
的離子液體為咪唑鹽，陰離子部分為氯離子。優(yōu)先采用氯化l-丁基-3-甲基咪唑鹽([BMIM]
Cl)、氯化1-烯丙基-3-甲基咪唑鹽([AMIM]C1)。 由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果是 1、本發(fā)明對離子液體回收時先過濾除雜后，采用反滲透膜濃縮處理和鹽析分離相結(jié)合的方式，在對離子液體水溶液減壓蒸餾前離子液體的濃度已經(jīng)達到80wt^以上，大大降低了減壓蒸餾時的能耗，解決了現(xiàn)有技術(shù)中存在的對濃度低的離子液體水溶液減壓蒸餾時能耗高的問題。 2、本發(fā)明對富離子液體相進行減壓蒸餾時采用真空刮板薄膜的蒸餾方式，蒸餾效果明顯，蒸餾后的離子液體濃度^98. 5wt^，且含水率《lwt% ;離子液體在蒸發(fā)器內(nèi)停留時間短，離子液體受熱時間大大縮短，各種成分不產(chǎn)生分解，而且降低了蒸餾能耗，提高了設(shè)備的生產(chǎn)能力。 3、本發(fā)明中各工藝步驟中的副產(chǎn)物反滲透膜濃縮出來的水分、鹽析分離出來的無機鹽、蒸餾提純時的冷凝水以及結(jié)晶析出的無機鹽均予以回收利用，不僅提高了各種化工料的利用率，降低了生產(chǎn)成本，而且可實現(xiàn)零排放，是一種綠色環(huán)保和生態(tài)循環(huán)的回收方法。
下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。
附圖是本發(fā)明的工藝流程圖。
具體實施例方式
如附圖所示，離子液體的回收方法，包括以下步驟將紡絲后回收的離子液體水溶液進行過濾除雜后，用反滲透膜進行濃縮處理，濃縮出來的水分回收利用，對濃縮后的離子液體水溶液進行鹽析分離，向濃縮后的離子液體水溶液中加入無機鹽并攪拌，然后靜置分層為富離子液體相和富鹽相，所述富鹽相經(jīng)反滲透膜增濃后，循環(huán)利用，所述富離子液體相用采用真空刮板薄膜進行蒸發(fā)分離，蒸餾過程中結(jié)晶析出的鹽回收利用去鹽析分離，蒸餾冷凝水回收利用，經(jīng)減壓蒸餾后得到濃度^ 98. 5wt^，且含水率《lwt^的離子液體。
實施例1 回收紡絲凝固浴與精煉水洗液的混合液，所述混合液的離子液體[BMM]C1濃度為5. 2wt^，將該溶液通過濾孔徑為5微米的PP濾芯過濾器，去除懸浮雜質(zhì)、顆粒以及污泥等雜質(zhì)。將除雜后的離子液體水溶液在壓力10.8Mpa，溫度4(TC時，用反滲透膜濃縮處理，得到濃度19. 3%的離子液體[BMIM]C1濃縮液，濃縮出來的水回用于生產(chǎn)系統(tǒng)。向容積為lm3的鹽析分離器中加入濃縮液0. 62m3，并加入240Kg磷酸鉀(K3P04)，攪拌0. 5小時，靜置分層、分離，得到富離子液體相液體108Kg，富離子液體相中[BMIM]C1的含量為82. 6wt%，富鹽相再次進入反滲透系統(tǒng)，對低濃度[BMIM]C1繼續(xù)回收，系統(tǒng)中的1(3 04循環(huán)再利用。富離子液體相液體進入薄膜蒸發(fā)器，在真空度-0. 088Mpa，溫度120°C時進行減壓蒸餾，得到[BMIM]C1濃度為99. lwt^的離子液體，離子液體中含水率為0. 6wt^，其它雜質(zhì)含量為0. 3wt%。
實施例2 回收紡絲凝固浴與精煉水洗液的混合液，所述混合液的離子液體[BMM]C1濃度為1. lwt^，將該溶液通過濾孔徑為2微米的PP濾芯過濾器，去除懸浮雜質(zhì)、顆粒以及污泥等雜質(zhì)。將除雜后的離子液體水溶液在壓力6. 7Mpa，溫度35t:時，用反滲透膜濃縮處理，得到濃度10. 2%的離子液體[BMIM]C1濃縮液，濃縮出來的水回用于生產(chǎn)系統(tǒng)。向容積為lm3的鹽析分離器中加入濃縮液O. 67m 并加入280Kg磷酸鉀(K3P04)，攪拌0. 5小時，靜置分層、分離，得到富離子液體相液體96Kg，富離子液體相中[BMM]C1的含量為91. 2wt%，富鹽相再次進入反滲透系統(tǒng)，對低濃度[BMIM]C1繼續(xù)回收，系統(tǒng)中的K3P04循環(huán)再利用。富離子液體相液體進入薄膜蒸發(fā)器，在真空度-O. 09Mpa，溫度125t:時進行減壓蒸餾，得到[BMIM]C1濃度為98. 9wt^的離子液體，離子液體中含水率為0. 7wt^，其它雜質(zhì)含量為0. 4wt%。
實施例3 回收紡絲凝固浴與精煉水洗液的混合液，所述混合液的離子液體[BMM]C1濃度為3. 6wt^，將該溶液通過濾孔徑為10微米的PP濾芯過濾器，去除懸浮雜質(zhì)、顆粒以及污泥等雜質(zhì)。將除雜后的離子液體水溶液在壓力9. 7Mpa，溫度3(TC時，用反滲透膜濃縮處理，得到濃度15. 4%的離子液體[BMIM]C1濃縮液，濃縮出來的水回用于生產(chǎn)系統(tǒng)。向容積為lm3的鹽析分離器中加入濃縮液O. 58m 并加入320Kg磷酸鉀(K3P04)，攪拌0. 5小時，靜置分層、分離，得到富離子液體相液體89Kg，富離子液體相中[BMIM]C1的含量為82. 8wt%，富鹽相再次進入反滲透系統(tǒng)，對低濃度[BMIM]C1繼續(xù)回收，系統(tǒng)中的K3P04循環(huán)再利用。富離子液體相液體進入薄膜蒸發(fā)器，在真空度-0. 09Mpa，溫度95t:時進行減壓蒸餾，得到[BMM]C1濃度為98. 7wt^的離子液體，離子液體中含水率為0. 8wt^，其它雜質(zhì)含量為0. 5wt%。
權(quán)利要求
離子液體的回收方法，其特征在于包括以下步驟(1)過濾除雜將紡絲后回收的離子液體水溶液進行過濾除雜；(2)濃縮處理將除雜后的離子液體水溶液在壓力0.8～12Mpa，溫度15～45℃條件下，用反滲透膜濃縮處理；(3)鹽析分離向濃縮后的離子液體水溶液中加入無機鹽并攪拌，然后靜置分層為富離子液體相和富鹽相，所述富離子液體相中離子液體的濃度≥80wt％；(4)蒸發(fā)分離將富離子液體相在壓力≤-0.08Mpa，溫度95～130℃條件下進行減壓蒸餾，得到濃度≥98.5wt％，且含水率≤1wt％的離子液體。
2. 如權(quán)利要求1所述的離子液體的回收方法，其特征在于所述離子液體水溶液的過濾使用0. 5 10微米過濾孔徑的PP濾芯。
3. 如權(quán)利要求1所述的離子液體的回收方法，其特征在于所述反滲透膜的脫鹽率為使用1000卯mNaCl測試時98wt%。
4. 如權(quán)利要求1所述的離子液體的回收方法，其特征在于所述濃縮處理后的離子液體水溶液的濃度為8 25wt%。
5. 如權(quán)利要求l所述的離子液體的回收方法，其特征在于所述濃縮處理時，離子液體水溶液經(jīng)反滲透膜濃縮出來的水分回收利用。
6. 如權(quán)利要求1所述的離子液體的回收方法，其特征在于鹽析分離時所述無機鹽在溶液中的濃度為20 50wt^，所述無機鹽優(yōu)選為磷酸鉀、磷酸氫二鉀或碳酸鉀。
7. 如權(quán)利要求1所述的離子液體的回收方法，其特征在于所述富鹽相經(jīng)反滲透膜增濃后，循環(huán)利用。
8. 如權(quán)利要求1所述的離子液體的回收方法，其特征在于所述富離子液體相的減壓蒸餾采用真空刮板薄膜的蒸餾方式，所述真空刮板薄膜是利用高速旋轉(zhuǎn)將液體物料分布成均勻薄膜并在真空條件下進行的蒸餾。
9. 如權(quán)利要求8所述的離子液體的回收方法，其特征在于所述蒸餾過程中結(jié)晶析出的鹽回收利用去鹽析分離，蒸餾冷凝水回收利用。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種離子液體的回收方法，包括以下步驟(1)將紡絲后回收的離子液體水溶液進行過濾除雜；(2)將除雜后的離子液體水溶液在壓力0.8～12MPa，溫度15～45℃條件下，用反滲透膜濃縮處理；(3)向濃縮后的離子液體水溶液中加入無機鹽并攪拌，然后靜置分層為富離子液體相和富鹽相，所述富離子液體相中離子液體的濃度≥80wt％；(4)將富離子液體相在壓力≤-0.08MPa，溫度95～130℃條件下進行減壓蒸餾，得到濃度≥98.5wt％，且含水率≤1wt％的離子液體。本發(fā)明用于以離子液體為溶劑進行纖維素或丙烯晴纖維制備過程中產(chǎn)生的含水離子液體的回收再利用。
文檔編號D01F13/00GK101748515SQ20101010193
公開日2010年6月23日 申請日期2010年1月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月21日
發(fā)明者劉建華, 吳亞紅, 姜明亮, 王東, 逄奉建, 馬君志 申請人:山東海龍股份有限公司