專利名稱：一種利用電滲析濃縮離子液體的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于膜分離技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種通過(guò)離子液體的陰陽(yáng)離子在電場(chǎng)作用
下定向運(yùn)動(dòng)并選擇性透過(guò)離子交換膜而達(dá)到濃縮離子液體的方法。
背景技術(shù)：
離子液體是完全由特定陽(yáng)離子和陰離子構(gòu)成的在室溫或近于室溫下呈液態(tài)的物 質(zhì)，離子液體往往展現(xiàn)出獨(dú)特的物理化學(xué)性質(zhì)及特有的功能，目前所研究的離子液體均是 由陰陽(yáng)離子共同組合而成的液態(tài)介質(zhì)，依據(jù)陽(yáng)離子的不同可以將室溫離子液體分為季胺 鹽類、季膦鹽、咪唑類、吡啶類、噻吩類、三氮唑類、塞唑啉類、吡咯啉類、胍鹽類等。根據(jù)陰 離子的組成可將離子液體分成兩大類一類是組成可調(diào)的氯酸鋁類離子液體；一類是組 成固定、大多數(shù)對(duì)水穩(wěn)定的其他陰離子型離子液體，其陰離子主要包括BF4—、 PF6—、 CF3C00—、 (CF3S02)2N—等。根據(jù)離子液體在水中的溶解度的不同，大體上可以將離子液體分為親水 性的離子液體和疏水性的離子液體。前者如[BMIm]BF4、 [EMIm]BF4、 [EMIm]CI等，后者如 [BMIm]PF6、
PF6、
SbF6等。 離子液體是從傳統(tǒng)的高溫熔鹽演變而來(lái)的，但與一般的離子化合物有著非常不同
的性質(zhì)和行為，最大的區(qū)別在于一般離子化合物只有在高溫狀態(tài)下才能變成液態(tài)，而離子 液體在室溫附近很大的溫度范圍內(nèi)均為液態(tài)，與傳統(tǒng)的有機(jī)溶劑相比，離子液體具有液
體狀態(tài)溫度范圍寬，從低于或接近室溫到30(TC，且具有良好的物理和化學(xué)穩(wěn)定性；蒸氣壓 低，不易揮發(fā)，消除了 VOC(Volatile OrganicCompounds)環(huán)境污染問(wèn)題；對(duì)大量的無(wú)機(jī)和 有機(jī)物質(zhì)都表現(xiàn)出良好的溶解能力。且具有溶劑和催化劑的雙重功能?？勺鳛樵S多化學(xué)反 應(yīng)溶劑或催化活性載體，具有較大的極性可調(diào)控，粘度低，密度大，可以形成二相或多相體 系，適合作分離溶劑或構(gòu)成反應(yīng)_分離耦合新體系等優(yōu)點(diǎn)。由于離子液體的這些特殊性質(zhì) 和表現(xiàn)，它被認(rèn)為是綠色溶劑，具有廣闊的應(yīng)用前景。 離子液體的應(yīng)用已經(jīng)受到國(guó)內(nèi)外研究學(xué)者的廣泛關(guān)注，在分離科學(xué)、有機(jī)合成、電 化學(xué)、能源、生命科學(xué)等領(lǐng)域已表現(xiàn)出良好的應(yīng)用前景。根據(jù)離子液體的特性，目前離子液 體的應(yīng)用研究領(lǐng)域?yàn)榉蛛x過(guò)程、電化學(xué)、化學(xué)反應(yīng)(特別是催化反應(yīng))等三個(gè)方面。但由 于離子液體價(jià)格昂貴，限制了其在工業(yè)上的大規(guī)模應(yīng)用，如能有效將離子液體進(jìn)行回收，將 大大降低成本，目前還沒(méi)有找到簡(jiǎn)便經(jīng)濟(jì)且回收效果令人滿意的辦法。
電滲析脫鹽技術(shù)已廣泛應(yīng)用于海水淡化和污水處理過(guò)程，具有操作簡(jiǎn)便、無(wú)環(huán)境 污染、成本低廉且易于實(shí)現(xiàn)規(guī)?；僮鞯葍?yōu)點(diǎn)。目前國(guó)內(nèi)外還沒(méi)有通過(guò)電滲析濃縮離子液 體的的研究報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于解決離子液體回收困難的問(wèn)題，而提供一種利用電滲析脫鹽濃 縮離子液體的方法。本發(fā)明方法能有效的濃縮離子液體，在常溫、無(wú)相變條件下實(shí)現(xiàn)濃縮的 目的，且成本低，無(wú)污染，能耗低。
本發(fā)明所提供的一種利用電滲析濃縮離子液體的方法，包括以下步驟
將質(zhì)量百分含量《10%的親水性離子液體的水溶液作為淡室液，以親水性離子 液體的水溶液為濃室初始溶液，以硫酸鈉水溶液為陰、陽(yáng)極室溶液，調(diào)節(jié)淡室流量為40 100L/h，在操作電壓為6 12V的直流電場(chǎng)作用下，運(yùn)行至濃室液離子液體的質(zhì)量百分含量 為5 30%時(shí)，停止運(yùn)行。 其中，所述的親水性離子液體的陽(yáng)離子為季胺鹽類、季膦鹽、咪唑類、吡啶類、噻吩 類、三氮唑類、塞唑啉類、吡咯啉類或胍鹽類中的一種或幾種的混合；陰離子為鹵素、[N03]—、 BF4—或CF3COO—中的一種或幾種的混合。
本發(fā)明的原理如下 親水性離子液體在水溶液中以離子狀態(tài)存在，將含有離子液體的水溶液作為淡室
液，硫酸鈉溶液作為陰、陽(yáng)極室溶液，調(diào)節(jié)淡室流量和操作電壓進(jìn)行電滲析，則淡室液中離
子液體的陽(yáng)離子透過(guò)陽(yáng)膜向陰極方向遷移后進(jìn)入濃室，并受陰膜的阻擋被留在濃室中，同
時(shí)離子液體的陰離子在電場(chǎng)的作用下透過(guò)陰膜向陽(yáng)極方向遷移后也進(jìn)入濃室，從而能有效
將離子液體進(jìn)行濃縮。 本發(fā)明的有益效果 1)本發(fā)明能有效濃縮離子液體，一定程度上解決了離子液體回收困難而影響其優(yōu)
異性能、并限制其發(fā)展的問(wèn)題，并為離子液體的回收提供了經(jīng)濟(jì)有效的途徑。 2)電滲析濃縮離子液體具有操作簡(jiǎn)單、分離過(guò)程無(wú)相變、無(wú)污染、成本低、能耗低，
且易于實(shí)現(xiàn)規(guī)模化操作等優(yōu)點(diǎn)。


圖1電滲析裝置工作示意圖，其中，l.電極、2.離子交換膜(CM為陽(yáng)離子交換膜， AM為陰離子交換膜)、3.極室、4.濃室、5.淡室、6.極室貯槽、7.濃室貯槽、8.淡室貯槽、 9.泵，IO.流量計(jì)。 以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明所使用的電滲析裝置為壓濾型結(jié)構(gòu)，設(shè)置有IO對(duì)陰陽(yáng)離子交換膜，均相膜 或異相膜均可，下述實(shí)施例中采用均相膜，單膜的有效面積為0. 024m2。
利用電滲析濃縮離子液體，包括以下步驟將稀親水性離子液體的水溶液通過(guò)過(guò) 濾裝置去除大顆粒雜質(zhì)后，作為淡室液，加入淡室貯槽8中，通過(guò)流量計(jì)10c調(diào)節(jié)淡室5的 流量，并用泵9c在淡室5中進(jìn)行循環(huán)；將親水性離子液體的水溶液作為濃室4的初始溶液， 加入濃室貯槽7中，通過(guò)流量計(jì)10b節(jié)濃室4的流量，并用泵9b在濃室4中進(jìn)行循環(huán)；以硫 酸鈉水溶液為陰極室3b和陽(yáng)極室3a的溶液，加入極室貯槽6中，通過(guò)流量計(jì)10a調(diào)節(jié)極室 3的流量，并用泵9a在極室3中進(jìn)行循環(huán)；在直流電場(chǎng)作用下，對(duì)離子液體進(jìn)行濃縮。
實(shí)施例1 質(zhì)量百分含量為1 %的[BMIm] Cl水溶液的電滲析濃縮 將5L質(zhì)量百分含量1%的[BMIm]Cl離子液體水溶液加入淡室貯槽中，以濃度為 5g/L的硫酸鈉作為陰、陽(yáng)極室溶液，調(diào)節(jié)淡室流量為40L/h，在操作電壓為6V的直流電場(chǎng)作用下，運(yùn)行100min，待淡室液的電導(dǎo)率較低，濃室的離子液體的質(zhì)量百分含量為5. 35%時(shí)
停止運(yùn)行。 實(shí)施例2 質(zhì)量百分含量為1 %的[BMIm] BF4水溶液的電滲析濃縮 將4. 4L質(zhì)量百分含量1%的[BMIm]BF4離子液體水溶液放入淡室貯槽中，以濃度
為5g/L的硫酸鈉作為陰、陽(yáng)極室溶液，調(diào)節(jié)淡室流量為40L/h，在操作電壓為6V的直流電場(chǎng)
作用下，運(yùn)行90min，待淡室液的電導(dǎo)率較低，濃室的離子液體的質(zhì)量百分含量為6. 35%時(shí)
停止運(yùn)行。 實(shí)施例3 質(zhì)量百分含量為6. 1 %的[BMIm] Cl水溶液的電滲析濃縮 將O. 7L質(zhì)量百分含量6. 1%的[BMIm]Cl離子液體水溶液放入淡室貯槽中，以濃度
為5g/L的硫酸鈉作為陰、陽(yáng)極室溶液，調(diào)節(jié)淡室流量為40L/h，在操作電壓為8V的直流電場(chǎng)
作用下，運(yùn)行45min，待淡室液的電導(dǎo)率較低，濃室的離子液體的質(zhì)量百分含量為8.7%時(shí)
停止運(yùn)行。 實(shí)施例4 質(zhì)量百分含量為6. 35 %的[BMIm]BF4水溶液的電滲析濃縮 將4. 0L質(zhì)量百分含量6. 35 %的[BMIm]BF4離子液體水溶液放入淡室貯槽中，以濃 度為5g/L的硫酸鈉作為陰、陽(yáng)極室溶液，調(diào)節(jié)淡室流量為60L/h，在操作電壓為10V的直流 電場(chǎng)作用下，運(yùn)行一段時(shí)間230min，待淡室液的電導(dǎo)率較低，濃室的離子液體的質(zhì)量百分含 量為14. 5%時(shí)停止運(yùn)行。
實(shí)施例5 質(zhì)量百分含量為9. 2%的[BMIm]Cl水溶液的電滲析濃縮 將3. 08L質(zhì)量百分含量9. 2%的[BMIm]Cl離子液體水溶液放入淡室貯槽中，以濃 度為5g/L的硫酸鈉作為陰、陽(yáng)極室溶液，調(diào)節(jié)淡室流量為100L/h，在操作電壓為12V的直 流電場(chǎng)作用下，運(yùn)行240min，待淡室液的電導(dǎo)率較低，濃室的離子液體的質(zhì)量百分含量為 17. 32%時(shí)停止運(yùn)行。
權(quán)利要求
一種利用電滲析濃縮離子液體的方法，其特征在于，包括以下步驟將質(zhì)量百分含量≤10％的親水性離子液體的水溶液作為淡室液，以親水性離子液體的水溶液為濃室初始溶液，以硫酸鈉水溶液為陰、陽(yáng)極室溶液，調(diào)節(jié)淡室流量為40～100L/h，在操作電壓為6～12V的直流電場(chǎng)作用下，運(yùn)行至濃室液離子液體的質(zhì)量百分含量為5～30％時(shí)，停止運(yùn)行。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的親水性離子液體的陽(yáng)離子為季胺 鹽類、季膦鹽、咪唑類、吡啶類、噻吩類、三氮唑類、塞唑啉類、吡咯啉類或胍鹽類中的一種或 幾種的混合；陰離子為鹵素、[N03] — 、 BF4—或CF3C00-中的一種或幾種的混合。
全文摘要
一種利用電滲析濃縮離子液體的方法屬于膜分離技術(shù)領(lǐng)域。目前還沒(méi)有經(jīng)濟(jì)有效的回收離子液體的方法。將質(zhì)量百分含量≤10％的親水性離子液體的水溶液作為淡室液，以親水性離子液體的水溶液為濃室初始溶液，以硫酸鈉水溶液為陰、陽(yáng)極室溶液，調(diào)節(jié)淡室流量為40～100L/h，在操作電壓為6～12V的直流電場(chǎng)作用下，運(yùn)行至濃室液離子液體的質(zhì)量百分含量為5～30％時(shí)，停止運(yùn)行。本發(fā)明方法能有效的濃縮離子液體，在常溫、無(wú)相變條件下實(shí)現(xiàn)濃縮的目的，且成本低，無(wú)污染，能耗低。
文檔編號(hào)C07B63/00GK101773785SQ20091007630
公開(kāi)日2010年7月14日 申請(qǐng)日期2009年1月9日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月9日
發(fā)明者孟洪, 李春喜, 李良實(shí) 申請(qǐng)人:北京化工大學(xué)