一种水溶液中离子液体富集工艺制造技术

本发明专利技术涉及一种水溶液中离子液体富集工艺。水溶液中的离子液体与盐可形成双水相体系，上相是富离子液体相，可以富集水溶液中的离子液体。通过降低下相富盐相温度到０℃至－２０℃，又形成新的双水相体系，达到对离子液体进行多次富集的目的，离子液体的总回收率可以达到９５－９９％，而需要蒸发的水量仅为常规条件下的１０％左右。该体系成相的离子液体和盐均可回收和循环利用。本发明专利技术具有处理量大、设备简单、操作容易、成本低，容易多级组合，使其具有经济高效和绿色环境友好的优势。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种水溶液中离子液体的富集工艺，其步骤和条件如下 1)在离子液体的水溶液中缓慢加入盐，该离子液体的水溶液与盐的质量比为1∶0.4-0.8，搅拌使盐溶解并混合均匀，静置形成上相和下相双水相体系。 2)利用分液漏斗分离出两相，将上相富离子液体相在常压下蒸发除去水，并且上相中含有的盐结晶被析出，再真空干燥，得到纯净的离子液体。 3)下相富盐相降低温度到0℃至-20℃，又形成新的双水相体系，剩余的离子液体又富集上相，重复步骤2)，再次得到纯净的离子液体； 步骤3可以重复多次；余下的下相盐溶液可以循环利用。 本专利技术所述离子液体是咪唑盐，阴离子部分是氯离子。优先采用氯化1-丁基-3-甲基咪唑盐()、氯化1-己基-3-甲基咪唑盐()、氯化1-辛基-3-甲基咪唑盐()或氯化1-烯丙基-3-甲基咪唑盐(Cl)。 所述步骤(1)中的盐，为各种无机盐，优选为磷酸钾、磷酸氢二钾或碳酸钾。 与已有技术相比，本专利技术提供的水溶液中离子液体的富集工艺的优点在于 1.离子液体的总回收率可以达到95-99％。 2.双水相体系具有可设计和调节性，通过降低下相富盐相的温度到0℃至-20℃，可以实现多级富集的目的。 3.水溶液中的离子液体富集到上相，而且上相体积较小，需要蒸发的水量仅为常规条件下的10％左右，降低了进一步纯化的能源消耗。 4.该法具有双水相分相时间短，处理量大、设备简单、操作容易、成本低，适合工业化等优点。 5.该法工作条件较温和，可节省能耗，无污染。 附图说明 图1多种盐与Cl形成的双水相体系相图。 ●Cl/K3PO4双水相；■Cl/K2HPO4双水相；Cl/K2CO3双水相；◆Cl/KOH双水相。 对于同一种离子液体和多种盐形成双水相所需的盐的浓度主要与阴离子自由水化能相关，不同阴离子对相图的影响遵循下列顺序PO43-＞CO32-＞OH-，这与离子自由水化能(ΔGhyd)有着同样的顺序，PO43-，-2835kJ/mol＞CO32-，-1300kJ/mol＞OH-，-345kJ/mol，即盐析离子液体形成双水相所需要的K3PO4要少于KOH。 图2Cl/K3PO4双水相体系相图与温度的关系图。 当离子液体与盐两者的浓度达到一定值(即双节线的右侧)，体系会形成互不相溶的两相，这就是双水相体系。其中上相富集离子液体，下相富集盐。在双水相体系中，两相中的水分占大部分。离子液体/盐双水相体系的相图与温度的关系表明降低体系的温度，导致双节线向左移，即降低离子液体和盐可以形成双水相体系所需的浓度。降低温度可以使在室温下不成相的体系，在低温条件下形成双水相体系，因此双水相体系可通过成相组分种类、浓度及温度等条件进行调节和设计。 具体实施例方式 实施例1K3PO4回收水溶液中的Cl 1)在10mL试管中加入10g 10％的Cl水溶液，再分别加入4g、5g、6g、7g和8gK3PO4，对应样品编号分别为1-5，置于旋涡混合器上震荡5min，使其溶解并混合均匀，静置形成上相和下相双水相体系；2)利用分液漏斗分离出两相，将上相富离子液体相在常压于60℃蒸发72h除去水并且上相中含有的盐结晶被析出，再真空干燥，温度为50℃，干燥24h，得到纯净的离子液体，离子液体的回收率结果列于表1；3)下相富盐相降低温度到0℃，又形成新的双水相体系，剩余的离子液体又富集上相，重复步骤2)，再次得到纯净的离子液体。重复步骤3)，将下相富盐相降低温度到-20℃，离子液体的回收率结果列于表2。下相盐溶液可以循环利用，节约了成本。 利用紫外分光光度计测定上相中的Cl的含量，按公式(1)计算离子液体的回收率，结果列于表1。 表1K3PO4的质量对Cl回收率的影响 由表1我们可以看出，在10mL 10％的Cl水溶液中，随着K3PO4的质量的增加，上相离子液体相的体积逐渐变小，水溶液中的离子液体逐渐富集到上相，当K3PO4的质量为6.0848g时，离子液体的回收率达到96.54％，以后增加K3PO4的质量，离子液体的回收率趋于平缓。 将2号和3号样品的下相富盐相降低温度到0℃或-20℃，又形成新的双水相体系，采取同样的分析方法，测定回收率结果列于表2。表2K3PO4多级富集Cl的回收率 由表2我们可以看出降低温度到0℃采取两级富集离子液体，离子液体的总回收率可以达到96.97％和98.70％；降低温度到-20℃，采取三级富集离子液体，总回收率可以达到97.75％和99.01％。 经分析测试证明，回收的离子液体纯度为99.34％，可以循环利用。该法回收的离子液体含有的杂质为微量盐。按照常规的蒸馏除水方法，10mL10％的离子液体水溶液，回收离子液体需要蒸发9g水；而利用双水相技术，当离子液体的回收率为96.54％，只需蒸发0.7g水，仅是原来的7.8％，蒸馏水的能量消耗大大降低了。因此，这种双水相多级富集离子液体的工艺具有很高的应用价值。 实施例2K2HPO4回收水溶液中的Cl 按照实施例1的方法，但加入5g、6g、7g、8g K2HPO4，对应样品编号分别为6-9，K2HPO4质量对Cl回收率的影响结果列于表3。表3K2HPO4的质量对Cl回收率的影响 由表3我们可以看出，当K2HPO4的质量为5.0514g和6.0206g时，离子液体的回收率为83.01％和95.34％，将6号和7号样品的下相富盐相降低温度到0℃或-20℃，又形成双水相体系，采取同样的分析方法，测定回收率结果列于表4。 表4K2HPO4多级富集Cl的回收率 由表4我们可以看出降低温度到0℃采取两级富集离子液体，总回收率可以达到85.78％和97.18％；降低温度到-20℃，采取三级富集离子液体，总回收率可以达到86.81％和97.93％。 实施例3K2CO3回收水溶液中的Cl 按照实施例1的方法，但加入4g、5g、6g、7g和8g K2CO3，对应样品编号分别为10-14，K2CO3质量对Cl回收率的影响结果列于表5。 表5K2CO3的质量对Cl回收率的影响 由表5我们可以看出，当K2CO3的质量为5.0419g和6.0614g时，离子液体的回收率为90.96％和96.59％，将11号和12号样品的下相富盐相降低温度到0℃或-20℃，又形成双水相体系，采取同样的分析方法，测定回收率结果列于表6。 表6K2CO3多级富集Cl的回收率 由表6我们可以看出降低温度到0℃采取两级富集离子液体，总回收率可以达到93.82％和97.73％；降低温度到-20℃，采取三级富集离子液体，总回收率可以达到95.91％和98.34％。 实施例4K3PO4回收水溶液中的Cl 1)在10mL试管中加入10g 10％的Cl水溶液，再分别加入4g、5g、6g、7g和8g K3PO4，对应样品编号分别为16-19，置于旋涡混合器上震荡5min，使其溶解并混合均匀，静置形成上相和下相双水相体系；2)利用分液漏斗分离出两相，将上相富离子液体相在常压于60C蒸发72h除去水并且上相中含有的盐结晶被析出，再真空干燥，温度为50℃，干燥24h，得到纯净的离子液体，离子液体的回收率列于表7；3)下相富盐相降低温度到0℃，又形成新的双水相体系，剩余本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水溶液中离子液体富集工艺，其特征在于，步骤和条件如下：　　　　１）在离子液体的水溶液中缓慢加入盐，该离子液体的水溶液与盐的质量比为１∶０．４－０．８，搅拌使盐溶解并混合均匀，静置形成上相和下相双水相体系；　　　　２）利用分液漏斗分离出两相，将上相富离子液体相在常压下蒸发除去水，并且上相中含有的盐结晶被析出，再真空干燥，得到纯净的离子液体；　　　　３）下相富盐相降低温度到０℃至－２０℃，又形成新的双水相体系，剩余的离子液体又富集上相，重复步骤２），再次得到纯净的离子液体；　　　　所述离子液体是咪唑盐，阴离子部分是氯离子；　　　　所述步骤（１）中加入的盐为无机盐。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈继，邓岳锋，张冬丽，
申请(专利权)人：中国科学院长春应用化学研究所，
类型：发明
国别省市：82[中国|长春]