CN112624904A - 一种以多孔液体为萃取剂分离二氟乙醇和水的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种利用多孔液体萃取分离二氟乙醇和水的方法，该方法是利用ZIF‑8和疏水离子液体合成多孔液体，并以多孔液体为萃取剂，萃取分离二氟乙醇和水的混合物。首先对混合后的多孔液体与二氟乙醇和水进行搅拌，静置后得到分层的两相；通过分液的方式分离出上层萃余相和下层萃取相。然后用乙酸乙酯对下层萃取相进行反萃取，并将反萃后的反萃取相进行精馏处理后得到二氟乙醇；将上层萃余相用再生的多孔液体进行循环萃取。本发明所使用的多孔液体兼具多孔材料和离子液体的特性，分离效率高、循环萃取能力强、环境友好且可以重复使用。

Description

一种以多孔液体为萃取剂分离二氟乙醇和水的方法
技术领域
本发明涉及一种利用多孔液体萃取分离二氟乙醇和水的方法，属化工分离技术领域。
背景技术
二氟乙醇(DFE)是一种重要的含氟脂肪族中间体。由于其特殊的结构，二氟甲基具有与其他醇不同的化学性质，可以参与多种有机合成反应，特别是在含氟农药、药品、含氟聚合物和清洗剂中。在二氟乙醇的应用和制备过程中会产生DFE的水溶液。DFE和水可以形成共沸物。二氟乙醇的极性和水非常相近，相对于四氟丙醇、八氟戊醇等氟醇化合物和水的共沸体系来说更难分离。液-液萃取是分离共沸物的常见方法，在室温和常压下进行。因为ZIF-8有特殊的孔道结构，因此具有吸附醇的效果，但是ZIF-8是固体，在吸附分离方面与液体路线相比存在一些缺点，比如质量输送困难，热力传递不利等，多孔液体是具有流动性和永久性孔结构的一种新型材料，结合了微孔固体的大小、形状选择性、吸附等特性以及液体的快速传质性、流动性和稳定的动力学性能，在分离、催化等方面具有潜在的应用价值。
专利(CN 102304024 A)涉及一种采取共沸精馏分离二氟乙醇和水，通过加入共沸剂甲苯，形成甲苯与水的共沸物除去大部分水，再精馏得到二氟乙醇。
专利(CN 106810421 A)涉及利用精馏和渗透蒸发耦合过程分离二氟乙醇和水的混合物，通过精馏和渗透蒸发耦合的技术对二氟乙醇进行分离。
上述现有的分离技术中存在缺陷和不足是：(1)萃取精馏和共沸精馏分离二氟乙醇和水，设备费用高，能耗较大。(2)共沸剂甲苯的毒性大，影响人体健康，并且易燃易爆，这些都对操作人员的安全和健康造成威胁。(3)共沸剂的加入使产品含有共沸剂，影响二氟乙醇在医药和清洗剂方面的应用。
发明内容
要解决的技术问题
本发明针对背景技术存在的缺陷与不足，提供一种多孔液体作为萃取剂，得到产品纯度较高、操作简单的分离二氟乙醇和水的方法，该方法采用多孔液体作为萃取剂进行液液萃取，该方法操作简单，得到二氟乙醇，多孔液体可直接回收利用。技术方案
本发明的目的是通过以下技术方案实现的。
一种以多孔液体为萃取剂分离二氟乙醇和水的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：(1)将(2-5克)的疏水离子液体与(0.03-0.06克)的ZIF-8放在小离心管内在超声波清洗机内进行超声处理20-40分钟合成多孔液体；
(2)向二氟乙醇和水的混合物中加入多孔液体(多孔液体与二氟乙醇和水混合物的质量比为0.5-5：1)，温度为25-45℃下搅拌30-120min后静置至两相分层，得到上层萃余相和下层萃取相；上层萃余相可进行循环萃取；
(3)将2-5克反萃试剂乙酸乙酯加入(2)中得到的下层萃取相中，在烧杯中搅拌30-120min，静置30-40分钟，得到上层含二氟乙醇的反萃试剂相和下层多孔液体相；
(4)将(3)中得到的含二氟乙醇的反萃试剂相进行精馏，得到二氟乙醇和反萃试剂，反萃试剂重复使用；
(5)将(3)中的得到的多孔液体相在真空干燥箱中烘干12-24h，得到再生的多孔液体，可用于(2)中的上层萃余相的循环萃取。
根据本发明的另一优选实施方式，其特征在于，所述疏水性离子液体为吡啶基双三氟甲磺酰亚胺、咪唑基双三氟甲磺酰亚胺和[DBU-PEG]双三氟甲磺酰亚胺。
根据本发明的另一优选实施方式，其特征在于，所述的循环萃取次数为5-10次。
根据本发明的另一优选实施方式，其特征在于，分离得到的二氟乙醇的回收率为91.6％。
有益效果
本发明与现有的技术相比，主要有以下有益效果：
本发明所使用的方法耗能少，多孔液体萃取剂萃取效率高、性质稳定、循环萃取能力强；萃取后的多孔液体可再生，可实现萃取剂的重复使用，且分离效率几乎没有下降。
具体实施方法
本发明用以下实施例说明采用疏水性多孔液体作萃取剂，分离二氟乙醇和水体系，但本发明并不限于下述实施例，在不脱离前后所述宗旨的范围内，变化实施例都包含在本发明的技术范围内。
多孔液体的合成实验：将(2-5克)的疏水离子液体与(0.03-0.06克)的ZIF-8放在小离心管内在超声波清洗机内进行超声处理20-40分钟合成多孔液体，观察无明显的ZIF-8析出现象，表明合成成功。
多孔液体萃取剂萃取分离实验：量取二氟乙醇和水的混合物1克于带有磁子的样品瓶中，再加入0.5-5克的多孔液体萃取剂，搅拌30-120min，静置后吸取适量上层萃余相进行气相色谱仪定量分析，测定出萃取前后二氟乙醇的含量，并以此计算多孔液体对二氟乙醇的萃取率；将上述得到的下层萃取相用乙酸乙酯反萃取后，搅拌并静置分相，下层分离得到多孔液体进行循环萃取，向分离后的多孔液体中继续加入相同质量比的二氟乙醇和水的混合物进行萃取；将反萃取后的上层反萃取剂相精馏后得到二氟乙醇，以此计算二氟乙醇的回收率。
采用气相色谱分析萃余相的组成，样品组成采用气相色谱(Lunan GC SP-6890)分析，气相色谱采用顶空自动采样器、填充柱(3mm×2m)、TCD检测器。样品峰面积由浙江大学开发的N2000色谱工作站进行分析。在分析样品之前，用一系列不同的标准混合物校准气相色谱，用分析天平制备。氢气作为载气的纯度为99.999％。分析温度如下：烘箱温度423.15K，检测器温度443.15K，注射温度443.15K。
实施例1
咪唑类多孔液体为1-丁基-3-甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺和ZIF-8结合形成的。多孔液体与二氟乙醇和水的混合物的质量比为0.5:1，萃取温度为25℃，搅拌时间为30min，取2.55g多孔液体于样品瓶中，加入5.1g的二氟乙醇和水的混合物，搅拌30min，静置30min，采用GC测定上层萃余相中的二氟乙醇，多孔液体循环萃取10次后，二氟乙醇萃取率为64.2％，用乙酸乙酯回收下层萃取相中的多孔液体，精馏反萃取剂相后得到二氟乙醇的回收率为83.3％，将该多孔液体循环萃取10次后萃取率没有明显下降。
实施例2
吡啶类多孔液体为正丁基吡啶双三氟甲磺酰亚胺与ZIF-8结合形成的，多孔液体与二氟乙醇和水的混合物的质量比为2:1，萃取温度为25℃，搅拌时间为40min，25℃下，取5.045g二氟乙醇和水的混合物于样品瓶中，加入10.09g多孔液体，搅拌40min，静置40min，采用GC测定上层萃余相中的二氟乙醇浓度，多孔液体循环萃取9次，二氟乙醇萃取率为89.3％，用乙酸乙酯回收下层萃取相中的多孔液体，精馏上层反萃取剂相后，得到二氟乙醇的回收率为90.1％，将该多孔液体循环萃取9次后萃取率没有明显下降。
实施例3
吡啶类多孔液体为正丁基吡啶双三氟甲磺酰亚胺与ZIF-8结合形成的，多孔液体与二氟乙醇和水的混合物的质量比为5:1，萃取温度为35℃，搅拌时间为40min，35℃下，取2g二氟乙醇和水的混合物于样品瓶中，加入10g多孔液体，搅拌40min，静置40min，采用GC测定上层萃余相中的二氟乙醇浓度，多孔液体循环萃取11次，二氟乙醇萃取率为92.4％，用乙酸乙酯回收下层萃取相中的多孔液体，精馏上层反萃取剂相后，得到二氟乙醇的回收率为91.6％，将该多孔液体循环萃取11次后萃取率没有明显下降。
实施例4
咪唑类多孔液体为1-丁基-3-甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺和ZIF-8结合形成的。多孔液体与二氟乙醇和水的混合物的质量比例为2:1，萃取温度为45℃，搅拌时间为60min，取10.2g多孔液体于样品瓶中，加入5.1g的二氟乙醇和水的混合物，搅拌60min，静置30min，采用GC测定上层萃余相中的二氟乙醇，多孔液体循环萃取10次，二氟乙醇萃取率为88.3％，用乙酸乙酯回收下层萃取相中的多孔液体，精馏上层反萃取剂相后，得到二氟乙醇的回收率为89.5％，将该多孔液体循环萃取10次后萃取率没有明显下降。
实施例5
多孔液体为[DBU-FEG]双三氟甲磺酰亚胺和ZIF-8结合形成的，多孔液体与二氟乙醇和水的混合物的质量比例为1:1，萃取温度为25℃，搅拌时间为30min，取5.1g多孔液体于样品瓶中，加入5.1g的二氟乙醇和水的混合物，搅拌30min，静置30min，采用GC测定上层萃余相中的二氟乙醇，孔液体循环萃取8次，二氟乙醇萃取率为85.4％，用乙酸乙酯回收下层萃取相中的多孔液体，精馏上层反萃取剂相后，得到二氟乙醇的回收率为89.5％，将该多孔液体循环萃取8次后萃取率没有明显下降。
实施例6
多孔液体为[DBU-FEG][NTf2]离子液体和ZIF-8结合形成的，多孔液体与二氟乙醇和水的混合物的质量比例为2:1，萃取温度为35℃，搅拌时间为60min，取10.2g多孔液体于样品瓶中，加入5.1g的二氟乙醇和水的混合物，搅拌120min，静置30min，采用GC测定上层萃余相中的二氟乙醇，多孔液体循环萃取8次，二氟乙醇萃取率为86.7％，用乙酸乙酯回收下层萃取相中的多孔液体，精馏上层反萃取剂相后，得到二氟乙醇的回收率为87.5％，将该多孔液体循环萃取8次后萃取率没有明显下降。

Claims (4)

1.一种以多孔液体为萃取剂分离二氟乙醇和水的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：（1）将（2-5克）的疏水离子液体与（0.03-0.06克）的ZIF-8放在小离心管内在超声波清洗机内进行超声处理20-40分钟合成多孔液体；
（2）向二氟乙醇和水的混合物中加入多孔液体（多孔液体与二氟乙醇和水混合物的质量比为0.5-5：1），温度为25-45℃下搅拌30-120min后静置至两相分层，得到上层萃余相和下层萃取相；上层萃余相可进行循环萃取；
（3）将2-5克反萃试剂乙酸乙酯加入（2）中得到的下层萃取相中，在烧杯中搅拌30-120min，静置30-40分钟，得到上层含二氟乙醇的反萃试剂相和下层多孔液体相；
（4）将（3）中得到的含二氟乙醇的反萃试剂相进行精馏，得到二氟乙醇和反萃试剂，反萃试剂重复使用；
（5）将（3）中的得到的多孔液体相在真空干燥箱中烘干12-24 h，得到再生的多孔液体，可用于（2）中的上层萃余相的循环萃取。
2.根据权利要求1所述的一种利用多孔液体萃取分离二氟乙醇和水的方法，其特征在于，所述疏水性离子液体为吡啶基双三氟甲磺酰亚胺、咪唑基双三氟甲磺酰亚胺和[DBU-PEG]双三氟甲磺酰亚胺。
3.根据利要求1所述的一种利用多孔液体萃取分离二氟乙醇和水的方法特征在于，所述的循环萃取次数为5-10次。
4.根据权利要求1所述的一种利用多孔液体萃取分离二氟乙醇和水的方法，其特征在于，分离得到的二氟乙醇的回收率为91.6％。
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