一种离子液体水溶液体系中杂质离子的脱除方法技术

本发明专利技术提供了一种离子液体体系中杂质离子的脱除方法，所述方法为：将含杂质离子的离子液体水溶液顺序通过第一级电渗析、第二级电渗析和第三级电渗析装置处理依次去除其中的高价杂质离子、小荷质比一价杂质离子和大荷质比一价杂质离子，得到净化的离子液体水溶液。采用三级电渗析联用的方式，提高了离子液体和杂质离子的有效分离率。本发明专利技术提供的脱除方法使离子液体和杂质离子得到了有效的分离，得到净化的离子液体，不产生工业三废，是一种高效、环保的脱除工艺；并且该方法操作简单，能耗低，效率高，可以脱除不同种类离子液体水溶液体系中杂质离子，是一种普适性强的脱除方法，易于大规模的工业化推广。大规模的工业化推广。大规模的工业化推广。

【技术实现步骤摘要】
一种离子液体水溶液体系中杂质离子的脱除方法


[0001]本专利技术属于离子液体回收处理
，具体涉及一种离子液体水溶液体系中杂质离子的脱除方法。

技术介绍

[0002]离子液体具有一系列优良特性，比如极性强、不挥发、结构可设计等优点，以离子液体为绿色溶剂在工业中有广泛的应用前景，其中包括离子液体作为溶剂萃取分离重金属、回收正丁醇、提纯牛磺酸等。离子液体在溶解纤维素过程中也有良好的应用，离子液体溶解天然高分子化合物，经过再生、加工等处理可以得到多种产物，被广泛应用到各个领域。但是在离子液体溶解纤维素过程中，存在着少量纤维素降解的现象，而且由于纤维素中含有一些杂质离子，在离子液体溶解纺丝工艺的牵伸、水洗工序得到的离子液体水溶液中会含有杂质离子(Na
+
、K
+
、Fe
3+
、Zn
2+
、Ca
2+
和Cu
2+
等)。杂质离子不断的在凝固浴和水洗浴中累积，并且部分进入到再生纤维中，这严重影响了再生纤维的强度和染色性能，为实现离子液体重复利用，离子液体水溶液中杂质离子的去除问题亟待解决。
[0003]CN101503866公开了一种以离子液体为溶剂的再生纤维素纤维制备中溶剂的回收方法，此方法是用反渗透膜进行膜浓缩。然后对浓缩后的离子液体水溶液进行减压蒸馏，得到水含量小于2％的离子液体。CN1944357B公开了亲水性离子液体回收经溶剂萃取、水洗、脱水处理，可循环利用。CN202011324962.4公开了一种离子液体体系中杂质离子的脱法方法。制备纤维素
‑
壳聚糖微球对杂质离子进行吸附，使离子液体得到有效回收。
[0004]综上所述，现在去除离子液体水溶液中杂质离子的工艺少有报道。基于当前形势，开发一种能耗低、效率高、工艺简单的方法高效分离离子液体水溶液体系中杂质离子，实现离子液体的重复利用，是解决离子液体大规模工业化应用的前提。

技术实现思路

[0005]针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种离子液体水溶液体系中杂质离子的脱除方法。通过电渗析处理过程使离子液体和杂质离子分离，得到净化的离子液体的同时，实现离子液体快速、高效的纯化浓缩，为离子液体的资源化再利用提供技术支撑。通过三级电渗析串联工作，根据每一级电渗析功能分离机制的不同对不同的物质进行去除，使得离子液体和杂质离子的分离效率有效提升，具有能耗低、效率高、工艺简单等优点。
[0006]为达到此专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0007]本专利技术提供离子液体水溶液体系中杂质离子的脱除方法，所述脱除方法为：将待净化离子液体水溶液先通过第一级电渗析装置进行处理，浓缩室得到了含有小荷质比一价杂质离子和大荷质比一价杂质离子的浓缩液I，将浓缩液I作为第二级电渗析装置的淡化液进行处理，浓缩室得到了含有大荷质比一价杂质离子的浓缩液II，将浓缩液II作为第三级电渗析装置的淡化液进行处理，第三级电渗析的淡化室出口得到去除了高价杂质离子、小荷质比一价杂质离子和大荷质比一价杂质离子的淡化液III，在第三级电渗析的浓缩室出
口得到含大荷质比一价杂质离子的浓缩液III。
[0008]本专利技术提供的离子液体水溶液体系中杂质离子的脱除方法通过电渗析装置实现。利用离子液体和杂质离子在电场存在下的迁移行为差异、尺寸效应，实现多种离子液体中各种杂质离子的脱除和杂质离子的纯化。所述脱除方法是在电场驱动下进行，效率较高，设备占地面积小，更有利于实现大规模工业化的应用。
[0009]优选地，所述电渗析处理装置包括以下步骤：
[0010](1)将待净化离子液体水溶液通向第一级电渗析的淡化室，在第一级电渗析的淡化室出口得到含高价杂质离子的淡化液I，在第一级电渗析的浓缩室出口得到去除了高价杂质离子的浓缩液I；
[0011](2)将步骤(1)得到的浓缩液I输送到第二级电渗析的淡化室，在第二级电渗析的淡化室出口得到含小荷质比一价杂质离子的淡化液II，在第二级电渗析的浓缩室出口得到去除了高价杂质离子和小荷质比一价杂质离子的浓缩液II；
[0012](3)将步骤(2)得到的浓缩液II输送到第三级电渗析的淡化室，在第三级电渗析的淡化室出口得到去除了高价杂质离子、小荷质比一价杂质离子和大荷质比一价杂质离子的淡化液III，在第三级电渗析的浓缩室出口得到含大荷质比一价杂质离子的浓缩液III。
[0013]优选地，步骤(1)、(2)、(3)中所述浓缩液中的离子液体与待净化离子液体水溶液中的离子液体种类相同。
[0014]优选地，步骤(1)中所述待净化离子液体水溶液中离子液体的浓度为5～50g/L，例如5g/L、10g/L、15g/L、20g/L、25g/L、30g/L、35g/L、40g/L、45g/L和49g/L以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本专利技术不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
[0015]优选地，步骤(1)所述待净化离子液体水溶液中杂质离子的浓度为0～5g/L，例如0.5g/L、1g/L、1.5g/L、2g/L、2.5g/L、3g/L、3.5g/L、4.0g/L、4.5g/L和5.0g/L，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本专利技术不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
[0016]优选地，步骤(1)所述的第一级电渗析包含3组电渗析单元，该电渗析单元采用的阳膜为选择性磺酸型阳离子交换膜CIMS、阴膜为选择性季胺型阴离子交换膜AGU，该第一级电渗析的淡化室进料速率为25～35L/(min
·
m2)。
[0017]优选地，步骤(2)所述的第二级电渗析包含4～6组电渗析单元，该电渗析单元采用的阳膜为选择性磺酸型阳离子交换膜CIMS、阴膜为选择性季胺型阴离子交换膜AGU，该第二级电渗析的淡化室进料速率为10～20L/(min
·
m2)。
[0018]优选地，步骤(3)所述的第三级电渗析包含4～6组电渗析单元，该电渗析单元采用的阳膜为选择性磺酸型阳离子交换膜CIMS、阴膜为选择性季胺型阴离子交换膜AGU，该第三级电渗析的淡化室进料速率为5～15L/(min
·
m2)。
[0019]优选地，步骤(1)、(2)、(3)中所述极液为离子液体的水溶液。
[0020]优选地，步骤(1)、(2)、(3)中所述极液中离子液体的浓度为10～40g/L，例如10g/L、13g/L、15g/L、18g/L、20g/L、23g/L、25g/L、27g/L、30g/L、32g/L、35g/L、37g/L或39g/L，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本专利技术不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
[0021]优选地，步骤(1)、(2)、(3)中所述极液中的离子液体与待处理样品中的离子液体
种类相同。
[0022]优选地，步骤(1)、(2)、(3)中所述通电的电压第一级电渗析装置本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种离子液体体系中杂质离子的脱除方法，其特征在于，所述的脱除方法将含杂质离子的待净化离子液体水溶液通过三级电渗析装置进行处理，使离子液体和杂质离子得到高效分离，具体包括以下步骤:(1)将离子液体浓度为5～50g/L、杂质离子浓度为0～5g/L的待净化离子液体水溶液通向第一级电渗析的淡化室，第一级电渗析包含3组电渗析单元，所述的电渗析单元采用的阳膜为选择性磺酸型阳离子交换膜CIMS、阴膜为选择性季胺型阴离子交换膜AGU，所述的第一级电渗析的淡化室进料速率为25～35L/(min
·
m2)，在第一级电渗析的淡化室出口得到含高价杂质离子的淡化液I，在第一级电渗析的浓缩室出口得到去除了高价杂质离子的浓缩液I；(2)将步骤(1)得到的浓缩液I输送到第二级电渗析的淡化室，第二级电渗析包含4～6组电渗析单元，所述的电渗析单元采用的阳膜为磺酸型阳离子交换膜CIMS、阴膜为季胺型阴离子交换膜AGU，所述的第二级电渗析的淡化室进料速率为10～20L/(min
·
m2)，在第二级电渗析的淡化室出口得到含小荷质比一价杂质离子的淡化液II，在第二级电渗析的浓缩室出口得到去除了小荷质比一价杂质离子的浓缩液II；(3)将步骤(2)得到的浓缩液II输送到第三级电渗析的淡化室，第三级电渗析包含4～6组电渗析单元，所述的电渗析单元采用的阳膜为磺酸型阳离子交换膜CIMS、阴膜为季胺型阴离子交换膜AGU，所述的第三级电渗析的淡化室进料速率为5～15L/(min
·
m2)，在第三级电渗析的淡化室出口得到去除了大荷质比一价杂质...

【专利技术属性】
技术研发人员：王均凤，张珊珊，王道广，聂毅，张锁江，
申请(专利权)人：中国科学院过程工程研究所，
类型：发明
国别省市：