CN114716383A - 一种有效去除离子液体水溶液中微量杂质金属离子的方法 - Google Patents

一种有效去除离子液体水溶液中微量杂质金属离子的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN114716383A
CN114716383A CN202210389944.7A CN202210389944A CN114716383A CN 114716383 A CN114716383 A CN 114716383A CN 202210389944 A CN202210389944 A CN 202210389944A CN 114716383 A CN114716383 A CN 114716383A
Authority
CN
China
Prior art keywords
ionic liquid
aqueous solution
ions
metal ions
liquid aqueous
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202210389944.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN114716383B (zh
Inventor
张锁江
王均凤
王红红
王道广
聂毅
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Institute of Process Engineering of CAS
Zhengzhou Institute of Emerging Industrial Technology
Original Assignee
Institute of Process Engineering of CAS
Zhengzhou Institute of Emerging Industrial Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Institute of Process Engineering of CAS, Zhengzhou Institute of Emerging Industrial Technology filed Critical Institute of Process Engineering of CAS
Priority to CN202210389944.7A priority Critical patent/CN114716383B/zh
Publication of CN114716383A publication Critical patent/CN114716383A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN114716383B publication Critical patent/CN114716383B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07DHETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D233/00Heterocyclic compounds containing 1,3-diazole or hydrogenated 1,3-diazole rings, not condensed with other rings
    • C07D233/54Heterocyclic compounds containing 1,3-diazole or hydrogenated 1,3-diazole rings, not condensed with other rings having two double bonds between ring members or between ring members and non-ring members
    • C07D233/56Heterocyclic compounds containing 1,3-diazole or hydrogenated 1,3-diazole rings, not condensed with other rings having two double bonds between ring members or between ring members and non-ring members with only hydrogen atoms or radicals containing only hydrogen and carbon atoms, attached to ring carbon atoms
    • C07D233/58Heterocyclic compounds containing 1,3-diazole or hydrogenated 1,3-diazole rings, not condensed with other rings having two double bonds between ring members or between ring members and non-ring members with only hydrogen atoms or radicals containing only hydrogen and carbon atoms, attached to ring carbon atoms with only hydrogen atoms or radicals containing only hydrogen and carbon atoms, attached to ring nitrogen atoms
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07BGENERAL METHODS OF ORGANIC CHEMISTRY; APPARATUS THEREFOR
    • C07B63/00Purification; Separation; Stabilisation; Use of additives
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C209/00Preparation of compounds containing amino groups bound to a carbon skeleton
    • C07C209/82Purification; Separation; Stabilisation; Use of additives
    • C07C209/84Purification
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07DHETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D213/00Heterocyclic compounds containing six-membered rings, not condensed with other rings, with one nitrogen atom as the only ring hetero atom and three or more double bonds between ring members or between ring members and non-ring members
    • C07D213/02Heterocyclic compounds containing six-membered rings, not condensed with other rings, with one nitrogen atom as the only ring hetero atom and three or more double bonds between ring members or between ring members and non-ring members having three double bonds between ring members or between ring members and non-ring members
    • C07D213/04Heterocyclic compounds containing six-membered rings, not condensed with other rings, with one nitrogen atom as the only ring hetero atom and three or more double bonds between ring members or between ring members and non-ring members having three double bonds between ring members or between ring members and non-ring members having no bond between the ring nitrogen atom and a non-ring member or having only hydrogen or carbon atoms directly attached to the ring nitrogen atom
    • C07D213/06Heterocyclic compounds containing six-membered rings, not condensed with other rings, with one nitrogen atom as the only ring hetero atom and three or more double bonds between ring members or between ring members and non-ring members having three double bonds between ring members or between ring members and non-ring members having no bond between the ring nitrogen atom and a non-ring member or having only hydrogen or carbon atoms directly attached to the ring nitrogen atom containing only hydrogen and carbon atoms in addition to the ring nitrogen atom
    • C07D213/16Heterocyclic compounds containing six-membered rings, not condensed with other rings, with one nitrogen atom as the only ring hetero atom and three or more double bonds between ring members or between ring members and non-ring members having three double bonds between ring members or between ring members and non-ring members having no bond between the ring nitrogen atom and a non-ring member or having only hydrogen or carbon atoms directly attached to the ring nitrogen atom containing only hydrogen and carbon atoms in addition to the ring nitrogen atom containing only one pyridine ring
    • C07D213/20Quaternary compounds thereof
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07FACYCLIC, CARBOCYCLIC OR HETEROCYCLIC COMPOUNDS CONTAINING ELEMENTS OTHER THAN CARBON, HYDROGEN, HALOGEN, OXYGEN, NITROGEN, SULFUR, SELENIUM OR TELLURIUM
    • C07F9/00Compounds containing elements of Groups 5 or 15 of the Periodic Table
    • C07F9/02Phosphorus compounds
    • C07F9/28Phosphorus compounds with one or more P—C bonds
    • C07F9/54Quaternary phosphonium compounds
    • C07F9/5407Acyclic saturated phosphonium compounds
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/50Improvements relating to the production of bulk chemicals
    • Y02P20/54Improvements relating to the production of bulk chemicals using solvents, e.g. supercritical solvents or ionic liquids

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
  • Water Treatment By Sorption (AREA)

Abstract

本发明属于离子液体回收处理领域,涉及离子液体水溶液中杂质去除,具体涉及一种有效去除离子液体水溶液中微量杂质金属离子的方法。所述方法为:将待纯化离子液体水溶液首先调节pH至9~11,过滤去除Fe、Zn或Cu金属离子;随后,将过滤得到的滤液1引入填有自制吸附剂的吸附塔中,去除K、Ca或Mg金属离子;最后,将吸附后得到的滤液2经纳滤,在压力驱动下通过离子价态、水合离子半径、迁移速率等差异去除Na金属离子;纳滤后的纯化离子液体水溶液经减压蒸馏得到可重复利用的离子液体。本发明可有效实现杂质金属离子的去除和离子液体的纯化,工艺成本低、操作简单、能耗低,无三废产生,是一种绿色、环保、高效的离子液体纯化方法。

Description

一种有效去除离子液体水溶液中微量杂质金属离子的方法
技术领域
本发明属于离子液体回收处理技术领域,涉及离子液体水溶液中微量杂质的去除方法,具体涉及提出了一种有效去除离子液体水溶液中微量杂质金属离子的方法。
背景技术
离子液体是完全由阴阳离子组成的有机溶剂,良好的物理化学稳定性、低挥发性以及可功能化设计的特点使其在作为绿色溶剂在一些领域中有着广阔的应用前景。例如,以离子液体为溶剂生产再生纤维素纤维、提取竹叶黄酮、制备金属-有机骨架材料、电镀沉积铝合金、以及合成Pd空心多孔纳米球等。然而,由于离子液体的生产成本较高,因此离子液体的纯化和回收决定着整个工艺的经济性。目前,本团队开发了离子液体作为溶剂溶解纤维素生产再生纤维素纤维的绿色工艺,纺丝溶解工艺,并与企业合作进行了中试试验。在以离子液体作为溶剂生产再生纤维素纤维的过程中,牵伸、水洗阶段将产生大量的离子液体水溶液,其中含有微量的钾、钠、钙、镁、铜、铁、锌等杂质金属离子。未经除杂直接蒸发浓缩得到的离子液体,重复使用多次后,杂质金属离子累计到一定程度,不仅严重影响离子液体的溶解性能,而且会降低再生纤维的力学性能和色泽等。如何高效去除离子液体水溶液中的微量杂质金属离子,实现离子液体的纯化和回收是亟待解决的问题之一。
专利CN101748515B公开了一种回收离子液体的方法,将离子液体水溶液进行过滤除杂和反渗透膜浓缩处理,向浓缩后的离子液体水溶液加入无机盐并搅拌,静置分层为富离子液体相和富盐相,经减压蒸馏后得到浓度≥98.5%wt%的离子液体。专利CN103147169A公开了一种回收离子液体的方法,将离子液体水溶液过滤除杂后加入活性炭进行吸附脱色,在常温常压下加入絮凝剂,静置分层为离子液体相和固体杂质相,然后减压蒸馏得到浓度≥99 wt%的离子液体。
综上所述,现有的离子液体回收方法仅是将水进行有效脱除,而离子液体水溶液中杂质金属离子的去除工艺少有报道。
发明内容
针对上述技术问题,本发明提出了一种有效去除离子液体水溶液中微量杂质金属离子的方法,该方法能耗低、效率高、工艺简单,在能够高效分离离子液体水溶液中杂质金属离子并得到纯化的离子液体水溶液的同时,实现离子液体快速、高效的浓缩。
为了达到上述目的,本发明的技术方案是这样实现的:
一种有效去除离子液体水溶液中微量杂质金属离子的方法,步骤如下:
(1)将含有微量杂质金属离子的待纯化离子液体水溶液调节pH,通过沉淀方式过滤去除Fe、Zn或Cu杂质金属离子,得到离子液体水溶液1和沉淀1;
(2)将步骤(1)所得的离子液体水溶液1引入填有自制吸附剂的吸附塔中,通过吸附方式去除K、Mg或Ca杂质金属离子,得到离子液体水溶液2和沉淀2;
(3)将步骤(2)所得的离子液体水溶液2引入纳滤装置中,通过纳滤方式去除Na杂质金属离子,得到纯化的离子液体水溶液和沉淀3;
(4)将步骤(3)所得的纯化的离子液体水溶液引入减压蒸馏塔中进行减压蒸馏,得到可重复利用的离子液体。
进一步,所述步骤(1)中待纯化离子液体水溶液中的离子液体为烷基咪唑盐、烷基吡啶盐、烷基季胺盐或烷基季鏻盐中的任意一种或多种。
进一步,所述步骤(1)中待纯化离子液体水溶液中杂质金属离子为Na离子、K离子、Ca离子、Mg离子、Zn离子、Cu离子、Fe离子或Al离子中的任意一种或多种。
进一步,所述含有离子液体和金属离子的种类在上述范围内时,才能实现对离子液体和金属离子的高效截留,如果更换类型,则会导致分离效果变差。
进一步,所述步骤(1)中待纯化离子液体水溶液中离子液体的质量浓度为10 g/L~150 g/L。
进一步,所述步骤(1)中待纯化离子液体水溶液中杂质金属离子的质量浓度为0.1g/L~10g/L。
进一步,所述离子液体水溶液中金属离子的含量和离子液体的含量在上述范围内时,才能实现工艺步骤的能耗最低化以及分离效果最优化。如果比例变大,则会导致工艺能耗增加。
进一步,所述步骤(1)中pH为9~11。
进一步,所述步骤(2)中吸附剂主要成分为硅氧四面体和铝氧四面体,吸附的条件为常温酸性条件,吸附时间为10 h。
进一步,所述步骤(3)中纳滤装置的纳滤膜为NF270或DL选择性纳滤膜。
进一步,所述步骤(3)中纳滤装置的体积压缩比为0.5~3,流速为0.1 mL/min~0.5 mL/min,压力为0.1 MPa~3 MPa。
进一步,所述步骤(3)中纳滤装置的体积压缩比为1.5。
进一步,所述步骤(3)中纳滤装置的pH为3~10,温度为20 ℃~40 ℃。
进一步,所述步骤(3)中Na离子与离子液体水溶液2的选择分离因子为2~15。
进一步,所述步骤(4)中浓缩的离子液体与步骤(1)~步骤(3)任一步骤中的待纯化的离子液体水溶液中的离子液体种类相同。
本发明具有以下有益效果:
1、本发明的一种有效去除离子液体水溶液中微量杂质金属离子的方法,通过调节pH去除了Fe、Zn或Cu杂质金属离子,Fe离子去除率大于97%、Zn离子去除率大于98%、Cu离子去除率大于83%;吸附分离后K、Mg或Ca杂质金属去除率分别大于83%、85%、93%;纳滤膜分离后Na离子去除率大于76%。本发明实现了离子液体水溶液中微量杂质金属离子的有效去除,并且使离子液体得到高效回收及重复利用。
2、本发明采用填有自制吸附剂的吸附塔对K、Mg或Ca杂质金属去除,虽然纯离子液体水溶液是中性的,但由于回收的离子液体水溶液中含有杂质金属离子,呈酸性,因此在吸附过程中无需调节pH即可达到高效去除K、Mg或Ca杂质金属的目的,节省了程序和能耗。
3、本发明采用低能耗、高效的压力驱动纳滤膜的方法,吸附后的离子液体水溶液经过纳滤,在压力驱动下通过离子价态、水合离子半径、迁移速率等差异去除钠离子,成本低,易于清洗、安装、转运,有利于进行工业化推广和应用。
4、本发明所述去除杂质金属离子的方法,杂质金属离子去除率高、离子液体回收率高(大于70%)、不产生三废,是一种真正高效、环保的工艺。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明述离子液体水溶液中微量杂质金属离子去除方法工艺流程图。
其中,T1、pH调节沉淀塔;T2、吸附塔;T3、纳滤装置;T4、减压蒸馏塔;V1、原生液罐:V2、沉淀再生液罐;V3、吸附再生液罐;V4、纳滤再生液罐;V5、再生液回收罐;V6、蒸馏水罐;F1、过滤机Ⅰ;F2、过滤机Ⅱ;F3、过滤机Ⅲ。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
吸附塔中吸附剂硅氧四面体和铝氧四面体的制备方法为:
将实验配比为粉煤灰:硅酸盐水泥:石灰:石膏:氢氧化钠:铝粉:非离子表面活性剂(聚丙烯酰胺):聚乙烯醇=260 g:40 g:16 g:17 g:8 g:1.2 g:1 g:0.8 g,水固比为82.5%。在此基础上掺杂不同含量的造孔剂(石蜡)。
将模具擦拭干净,在60 ℃的烘箱中预热1 h;去离子水加热至60 ℃待用,按照上述固液比盛装去离子水,去部分去离子水充分溶解氢氧化钠。
将称取好的除铝粉之外的干料倒入搅拌机混合均匀,剩余的去离子水分两次倒入搅拌机中与干料混合并搅拌2 min,再将溶解的氢氧化钠溶液倒入搅拌锅中,搅拌1 min。随后将称取好的铝粉倒入,快速搅拌30 s。放入之前预热的模具中,放入烘箱60 ℃下养护12h。最后将材料在200 ℃马弗炉煅烧3 h,即可得到吸附材料。
实施例1
本实施例提供了一种有效去除离子液体水溶液中微量杂质金属离子的方法,待纯化离子液体水溶液中离子液体为1-烯丙基-3-甲基咪唑氯盐,杂质金属离子为K离子、Na离子、Ca离子、Mg离子、Fe离子、Cu离子和Zn离子的混合物;工艺流程图如图1所示。具体步骤如下:
(1)将含有20 g/L离子液体和0.5 g/L金属离子的待纯化离子液体水溶液的pH调节至11,去除Fe离子、Cu离子和Zn离子,得到离子液体水溶液1和沉淀1;
(2)过滤去除步骤(1)中的沉淀物质,并将过滤后的离子液体水溶液1引入填有自制吸附剂的吸附塔中,在常温酸性条件,吸附10 h,吸附去除K离子、Ca离子和Mg离子,得到离子液体水溶液2和沉淀2;
(3)将经过吸附处理后的离子液体水溶液2输送至纳滤装置,该装置选用NF270型纳滤膜,pH为3,温度为25 ℃,流速为0.3 mL/min,操作模式为错流浓缩,体积压缩比为1.5,纳滤完成后去除Na离子,得到纯化的离子液体水溶液和沉淀3;
(4)将纯化的离子液体水溶液引入减压蒸馏塔中进行减压蒸馏,得到离子液体即为实验终点。
离子液体回收率、离子液体水溶液中金属离子去除率及分离因子结果如表1所示。
实施例2
本实施例提供了一种有效去除离子液体水溶液中微量杂质金属离子的方法,待纯化离子液体水溶液中离子液体为1-烯丙基-3-甲基咪唑氯盐,杂质金属离子为Ca离子、Mg离子、Cu离子、Zn离子和Na离子的混合物;工艺流程图如图1所示。具体步骤如下:
(1)将含有20 g/L离子液体和0.5 g/L金属离子的待纯化离子液体水溶液的pH调10,去除Cu离子和Zn离子,得到离子液体水溶液1和沉淀1;
(2)过滤去除步骤(1)中的沉淀物质,并将过滤后的滤液引入填有自制吸附剂的吸附塔中,在常温酸性条件,吸附10 h,吸附去除Ca离子和Mg离子,得到离子液体水溶液2和沉淀2;
(3)将经过吸附处理后的离子液体水溶液2输送至纳滤装置,该装置选用NF270型纳滤膜,pH为3,温度为25 ℃,流速为0.3mL/min,操作模式为错流浓缩,体积压缩比1.5,纳滤完成后去除Na离子,得到纯化的离子液体水溶液和沉淀3;
(4)将纯化的离子液体水溶液引入减压蒸馏塔中进行减压蒸馏,得到离子液体即为实验终点。
离子液体回收率、离子液体水溶液中金属离子去除率及分离因子结果如表1所示。
实施例3
本实施例提供了一种有效去除离子液体水溶液中微量杂质金属离子的方法,待纯化离子液体水溶液中离子液体为1-烯丙基-3-甲基咪唑氯盐,杂质离子为Na离子、K离子和Zn离子的混合物;工艺流程图如图1所示。具体步骤如下:
(1)将含有20 g/L的离子液体和0.5 g/L的金属离子待纯化离子液体水溶液调节pH至11,去除Zn离子,得到离子液体水溶液1和沉淀1;
(2)过滤去除步骤(1)中的沉淀物质,并将过滤后的滤液引入填有自制吸附剂的吸附塔中,在常温酸性条件,吸附10 h,吸附去除K离子,得到离子液体水溶液2和沉淀2;
(3)将经过吸附处理后的离子液体水溶液2输送至纳滤装置,该装置选用NF270型纳滤膜,pH为3,温度为25 ℃,流速为0.3 mL/min,操作模式为错流浓缩,体积压缩比1.5,纳滤完成后去除Na离子,得到纯化的离子液体水溶液和沉淀3;
(4)将纯化的离子液体水溶液引入减压蒸馏塔中进行减压蒸馏,得到离子液体即为实验终点。
离子液体回收率、离子液体水溶液中金属离子去除率及分离因子结果如表1所示。
实施例4
本实施例提供了一种有效去除离子液体水溶液中微量杂质金属离子的方法,待纯化离子液体水溶液中离子液体为1-烯丙基-3-甲基咪唑氯盐,杂质离子为Na离子、Ca离子和Cu离子的混合物;工艺流程图如图1所示。具体步骤如下:
(1)将含有20 g/L的离子液体和5 g/L的金属离子待纯化离子液体水溶液调节pH至9,去除Cu离子,得到离子液体水溶液1和沉淀1;
(2)过滤去除步骤(1)中的沉淀物质,并将过滤后的滤液引入填有自制吸附剂的吸附塔中,在常温酸性条件,吸附10 h,吸附去除Ca离子,得到离子液体水溶液2和沉淀2;
(3)将经过吸附处理后的离子液体水溶液2输送至纳滤装置,该装置选用NF270型纳滤膜,pH为3,温度为25 ℃,流速为0.5 mL/min,操作模式为错流浓缩,体积压缩比为1.5,纳滤完成后去除Na离子,得到纯化的离子液体水溶液和沉淀3;
(4)将纯化的离子液体水溶液引入减压蒸馏塔中进行减压蒸馏,得到离子液体即为实验终点。
离子液体回收率、离子液体水溶液中金属离子去除率及分离因子结果如表1所示。
实施例5
本实施例提供了一种有效去除离子液体水溶液中微量杂质金属离子的方法,待纯化离子液体水溶液中离子液体为1-烯丙基-3-甲基咪唑氯盐,杂质离子为Na离子、Mg离子和Zn离子的混合物;工艺流程图如图1所示。具体步骤如下:
(1)将含有20 g/L的离子液体和7 g/L的金属离子待纯化离子液体水溶液调节pH至11,去除Zn离子,得到离子液体水溶液1和沉淀1;
(2)过滤去除步骤(1)中的沉淀物质,并将过滤后的滤液引入填有自制吸附剂的吸附塔中,在常温酸性条件,吸附10 h,吸附去除Mg离子,得到离子液体水溶液2和沉淀2;
(3)将经过吸附处理后的离子液体水溶液2输送至纳滤装置,该装置选用NF270型纳滤膜,pH为3,温度为25 ℃,流速为0.3 mL/min,操作模式为错流浓缩,体积压缩比为1.5,纳滤完成后去除Na离子,得到纯化的离子液体水溶液和沉淀3;
(4)将纯化的离子液体水溶液引入减压蒸馏塔中进行减压蒸馏,得到离子液体即为实验终点。
离子液体回收率、离子液体水溶液中金属离子去除率及分离因子结果如表1所示。
实施例6
本实施例提供了一种有效去除离子液体水溶液中微量杂质金属离子的方法,待纯化离子液体水溶液中离子液体为1-烯丙基-3-甲基咪唑氯盐,杂质离子为Na离子、K离子和Fe离子的混合物;工艺流程图如图1所示。具体步骤如下:
(1)将含有20 g/L的离子液体和7 g/L的金属离子待纯化离子液体水溶液调节pH至11,去除Fe离子,得到离子液体水溶液1和沉淀1;
(2)过滤去除步骤(1)中的沉淀物质,并将过滤后的滤液引入填有自制吸附剂的吸附塔中,在常温酸性条件,吸附10 h,吸附去除K离子,得到离子液体水溶液2和沉淀2;
(3)将经过吸附处理后的离子液体水溶液2输送至纳滤装置,该装置选用NF270型纳滤膜,pH为3,温度为40 ℃,流速为0.3 mL/min,操作模式为错流浓缩,体积压缩比1.5,纳滤完成后去除Na离子,得到纯化的离子液体水溶液和沉淀3;
(4)将纯化的离子液体水溶液引入减压蒸馏塔中进行减压蒸馏,得到离子液体即为实验终点。
离子液体回收率、离子液体水溶液中金属离子去除率及分离因子结果如表1所示。
实施例7
本实施例提供了一种有效去除离子液体水溶液中微量杂质金属离子的方法,待纯化离子液体水溶液中离子液体为1-烯丙基-3-甲基咪唑氯盐,杂质离子为Na离子、Mg离子和Zn离子的混合物;工艺流程图如图1所示。具体步骤如下:
(1)将含有20 g/L的离子液体和0.5 g/L的金属离子待纯化离子液体水溶液调节pH至11,去除Zn离子,得到离子液体水溶液1和沉淀1;
(2)过滤去除步骤(1)中的沉淀物质,并将过滤后的滤液引入填有自制吸附剂的吸附塔中,在常温酸性条件,吸附10 h,吸附去除Mg离子,得到离子液体水溶液2和沉淀2;
(3)将经过吸附处理后的离子液体水溶液2输送至纳滤装置,该装置选用NF270型纳滤膜,pH为3,温度为25 ℃,流速为0.1 mL/min,操作模式为错流浓缩,体积压缩比0.5,纳滤完成后去除Na离子,得到纯化的离子液体水溶液和沉淀3;
(4)将纯化的离子液体水溶液引入减压蒸馏塔中进行减压蒸馏,得到离子液体即为实验终点。
离子液体回收率、离子液体水溶液中金属离子去除率及分离因子结果如表1所示。
实施例8
本实施例提供了一种有效去除离子液体水溶液中微量杂质金属离子的方法,待纯化离子液体水溶液中离子液体为1-丁基-3-甲基吡啶盐,杂质离子为Na离子、K离子、Fe离子和Cu离子的混合物;工艺流程图如图1所示。具体步骤如下:
(1)将含有150 g/L的离子液体和0.1 g/L的金属离子待纯化离子液体水溶液调节pH至11,去除Cu离子和Fe离子,得到离子液体水溶液1和沉淀1;
(2)过滤去除步骤(1)中的沉淀物质,并将过滤后的滤液引入填有自制吸附剂的吸附塔中,在常温酸性条件,吸附10 h,吸附去除K离子,得到离子液体水溶液2和沉淀2;
(3)将经过吸附处理后的离子液体水溶液2输送至纳滤装置,该装置选用NF270型纳滤膜,pH为5,温度为25 ℃,流速为0.5 mL/min,操作模式为错流浓缩,体积压缩比0.5,纳滤完成后去除Na离子,得到纯化的离子液体水溶液和沉淀3;
(4)将纯化的离子液体水溶液引入减压蒸馏塔中进行减压蒸馏,得到离子液体即为实验终点。
离子液体回收率、离子液体水溶液中金属离子去除率及分离因子结果如表1所示。
实施例9
本实施例提供了一种有效去除离子液体水溶液中微量杂质金属离子的方法,待纯化离子液体水溶液中离子液体为十二烷基二甲基溴化铵,杂质离子为Na离子、K离子、Mg离子、Zn离子和Fe离子的混合物;工艺流程图如图1所示。具体步骤如下:
(1)将含有10 g/L的离子液体和10 g/L的金属离子待纯化离子液体水溶液调节pH至11,去除Fe离子和Zn离子,得到离子液体水溶液1和沉淀1;
(2)过滤去除步骤(1)中的沉淀物质,并将过滤后的滤液引入填有自制吸附剂的吸附塔中,在常温酸性条件,吸附10 h,吸附去除K离子和Mg离子,得到离子液体水溶液2和沉淀2;
(3)将经过吸附处理后的离子液体水溶液2输送至纳滤装置,该装置选用DL选择性纳滤膜,pH为10,温度为25 ℃,流速为0.5 mL/min,操作模式为错流浓缩,体积压缩比3,纳滤完成后去除Na离子,得到纯化的离子液体水溶液和沉淀3;
(4)将纯化的离子液体水溶液引入减压蒸馏塔中进行减压蒸馏,得到离子液体即为实验终点。
离子液体回收率、离子液体水溶液中金属离子去除率及分离因子结果如表1所示。
实施例10
本实施例提供了一种有效去除离子液体水溶液中微量杂质金属离子的方法,待纯化离子液体水溶液中离子液体为三丁基己基磷六氟磷酸盐,杂质金属离子为K离子、Na离子、Ca离子、Fe离子、Zn离子和Cu离子的混合物;工艺流程图如图1所示。具体步骤如下:
(1)将含有20 g/L离子液体和0.5 g/L金属离子的待纯化离子液体水溶液的pH调节至11,去除Fe离子、Zn离子和Cu离子,得到离子液体水溶液1和沉淀1;
(2)过滤去除步骤(1)中的沉淀物质,并将过滤后的滤液引入填有自制吸附剂的吸附塔中,在常温酸性条件,吸附10 h,吸附去除K离子和Ca离子,得到离子液体水溶液2和沉淀2;
(3)将经过吸附处理后的离子液体水溶液2输送至纳滤装置,该装置选用NF270型纳滤膜,pH为3,温度为25 ℃,流速为0.3 mL/min,操作模式为错流浓缩,体积压缩比为1.5,纳滤完成后去除Na离子,得到纯化的离子液体水溶液和沉淀3;
(4)将纯化的离子液体水溶液引入减压蒸馏塔中进行减压蒸馏,得到离子液体即为实验终点。
离子液体回收率、离子液体水溶液中金属离子去除率及分离因子结果如表1所示。
实施效果分析
下面分别对实施例1-10的去除效果进行分析:
1、通过吸附和沉淀方法,K+、Ca2+、Mg2+、Cu2+、Zn2+和Fe3+金属离子去除率通过下式计算:
Figure DEST_PATH_IMAGE001
其中η为金属离子去除率,ci为处理后的金属离子浓度(mg/L),c0为初始金属离子浓度(mg/L)。
由表1数据可以看到:使用本发明的技术方案,Ca2+、Zn2+、和Fe3+金属离子去除率均在93%以上,K+、Mg2+和Cu2+金属离子去除率在83%以上。
2、通过纳滤方法,离子液体回收率和Na+金属离子的去除率以及分离因子通过如下公式计算得到:
Figure DEST_PATH_IMAGE002
其中R为截留率,S为分离因子,cp为纳滤膜透过侧组分浓度(mg/L),cf为纳滤膜进料液中组分浓度(mg/L),cr为纳滤膜截留侧组分浓度(mg/L)。
由表1数据可以看到:Na+去除率在76%以上,且离子液体回收率较高,在70%以上。
因此由实施例数据可以进一步证明,本发明技术方案对离子液体水溶液中多种微量杂质金属离子具有比较好的去除效果,工艺简单、高效,同时还使离子液体得到回收利用,具有不错的应用前景。
Figure DEST_PATH_IMAGE003
申请人声明,通过上述实施例来说明本发明的离子液体水溶液中微量金属离子的去除方法,但本发明并不局限于上述工艺步骤,即不意味着本发明必须依赖上述工艺步骤才能实施。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种有效去除离子液体水溶液中微量杂质金属离子的方法,其特征在于,步骤如下:
(1)将含有杂质金属离子的待纯化离子液体水溶液调节pH,通过沉淀方式过滤去除Fe、Zn或Cu杂质金属离子,得到离子液体水溶液1和沉淀1;
(2)将步骤(1)所得的离子液体水溶液1引入填有自制吸附剂的吸附塔中,通过吸附方式去除K、Mg或Ca杂质金属离子,得到离子液体水溶液2和沉淀2;
(3)将步骤(2)所得的离子液体水溶液2引入纳滤装置中,通过纳滤方式去除Na杂质金属离子,得到纯化的离子液体水溶液和沉淀3;
(4)将步骤(3)所得的纯化的离子液体水溶液引入减压蒸馏塔中进行减压蒸馏,得到可重复利用的离子液体。
2.根据权利要求1所述的有效去除离子液体水溶液中微量杂质金属离子的方法,其特征在于:所述步骤(1)中待纯化离子液体水溶液中的离子液体为烷基咪唑盐、烷基吡啶盐、烷基季胺盐或烷基季鏻盐中的任意一种或多种。
3.根据权利要求1所述的有效去除离子液体水溶液中微量杂质金属离子的方法,其特征在于:所述步骤(1)中待纯化离子液体水溶液中杂质金属离子为Na离子、K离子、Ca离子、Mg离子、Zn离子、Cu离子或Fe离子中的任意一种或多种。
4.根据权利要求2所述的有效去除离子液体水溶液中微量杂质金属离子的方法,其特征在于:所述步骤(1)中待纯化离子液体水溶液中离子液体的质量浓度为10 g/L~1150 g/L。
5.根据权利要求3所述的有效去除离子液体水溶液中微量杂质金属离子的方法,其特征在于:所述步骤(1)中待纯化离子液体水溶液中杂质金属离子的质量浓度为0.1 g/L~10g/L。
6.根据权利要求5所述的有效去除离子液体水溶液中微量杂质金属离子的方法,其特征在于:所述步骤(1)中pH为9~11。
7.根据权利要求6所述的有效去除离子液体水溶液中微量杂质金属离子的方法,其特征在于:所述步骤(2)中吸附剂主要成分为硅氧四面体和铝氧四面体,吸附的条件为常温酸性条件,吸附时间为10 h。
8.根据权利要求7所述的有效去除离子液体水溶液中微量杂质金属离子的方法,其特征在于:所述步骤(3)中纳滤装置的纳滤膜为NF270或DL选择性纳滤膜。
9.根据权利要求8所述的有效去除离子液体水溶液中微量杂质金属离子的方法,其特征在于:所述步骤(3)中纳滤装置的体积压缩比为0.5~3,流速为0.1 mL/min~0.5 mL/min。
10.根据权利要求9所述的有效去除离子液体水溶液中微量杂质金属离子的方法,其特征在于:所述步骤(3)中Na离子与离子液体水溶液2的选择分离因子为2~15。
CN202210389944.7A 2022-04-14 2022-04-14 一种有效去除离子液体水溶液中微量杂质金属离子的方法 Active CN114716383B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210389944.7A CN114716383B (zh) 2022-04-14 2022-04-14 一种有效去除离子液体水溶液中微量杂质金属离子的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210389944.7A CN114716383B (zh) 2022-04-14 2022-04-14 一种有效去除离子液体水溶液中微量杂质金属离子的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114716383A true CN114716383A (zh) 2022-07-08
CN114716383B CN114716383B (zh) 2024-01-26

Family

ID=82244262

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210389944.7A Active CN114716383B (zh) 2022-04-14 2022-04-14 一种有效去除离子液体水溶液中微量杂质金属离子的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114716383B (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115739037A (zh) * 2022-12-29 2023-03-07 中国科学院过程工程研究所 一种高效脱除离子液体水溶液中Fe3+的改性木材基吸附剂及其制备方法和应用
CN116770581A (zh) * 2023-08-28 2023-09-19 烟台奥森制动材料有限公司 采用金属离子纯化剂制备抗氧化碳纤维固毡的方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003334542A (ja) * 2002-03-15 2003-11-25 Tohoku Techno Arch Co Ltd 陰イオン吸着剤およびこれを用いた陰イオン除去方法、陰イオン吸着剤の再生方法並びに元素回収方法。
KR20060029945A (ko) * 2004-10-04 2006-04-07 재단법인 포항산업과학연구원 나노여과시스템을 이용한 저염 미네랄 소금 제조방법
JP2013237036A (ja) * 2012-04-17 2013-11-28 Ken Ra 水に含有される金属イオンの除去方法、水に含有される不純物イオンの除去方法、及び水に含有される金属イオンの除去に用いる金属吸着剤の製造方法
JP2015199050A (ja) * 2014-04-10 2015-11-12 三菱レイヨンアクア・ソリューションズ株式会社 飽和塩水中の金属イオンの除去方法
CN109647346A (zh) * 2019-01-14 2019-04-19 北京交通大学附属中学 吸附、钝化重金属的纳米型蒙脱土及其制备方法和应用

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003334542A (ja) * 2002-03-15 2003-11-25 Tohoku Techno Arch Co Ltd 陰イオン吸着剤およびこれを用いた陰イオン除去方法、陰イオン吸着剤の再生方法並びに元素回収方法。
KR20060029945A (ko) * 2004-10-04 2006-04-07 재단법인 포항산업과학연구원 나노여과시스템을 이용한 저염 미네랄 소금 제조방법
JP2013237036A (ja) * 2012-04-17 2013-11-28 Ken Ra 水に含有される金属イオンの除去方法、水に含有される不純物イオンの除去方法、及び水に含有される金属イオンの除去に用いる金属吸着剤の製造方法
JP2015199050A (ja) * 2014-04-10 2015-11-12 三菱レイヨンアクア・ソリューションズ株式会社 飽和塩水中の金属イオンの除去方法
CN109647346A (zh) * 2019-01-14 2019-04-19 北京交通大学附属中学 吸附、钝化重金属的纳米型蒙脱土及其制备方法和应用

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115739037A (zh) * 2022-12-29 2023-03-07 中国科学院过程工程研究所 一种高效脱除离子液体水溶液中Fe3+的改性木材基吸附剂及其制备方法和应用
CN115739037B (zh) * 2022-12-29 2024-01-26 中国科学院过程工程研究所 一种高效脱除离子液体水溶液中Fe3+的改性木材基吸附剂及其制备方法和应用
CN116770581A (zh) * 2023-08-28 2023-09-19 烟台奥森制动材料有限公司 采用金属离子纯化剂制备抗氧化碳纤维固毡的方法
CN116770581B (zh) * 2023-08-28 2023-10-20 烟台奥森制动材料有限公司 采用金属离子纯化剂制备抗氧化碳纤维固毡的方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN114716383B (zh) 2024-01-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN114716383A (zh) 一种有效去除离子液体水溶液中微量杂质金属离子的方法
CN104313348A (zh) 一种吸附法提取盐湖卤水中锂的方法
CN104291483B (zh) 一种离子型稀土矿山废水膜分离技术处理方法及装置
CN105016530B (zh) 一种高浓高盐废水的综合处理工艺
CN108975556B (zh) 净化回收老化磷酸抛光液的方法
CN106492639B (zh) 以吸附提锂所获洗脱液为原料制备氯化锂浓缩液的方法
CN107399747A (zh) 一种从高镁锂比盐湖卤水中提锂的方法及装置
JP6990348B1 (ja) 無電解ニッケルメッキ廃液中のニッケルおよびリン資源を回収し再利用する方法
CN102432123A (zh) 一种可再生重金属络合剂及使用方法
CN106986488B (zh) 一种染整综合废水资源化处理系统及工艺
CN102689999A (zh) 一种硅胶废水资源化处理方法
CN112607926A (zh) 一种硝酸钠废水资源化处理系统及方法
CN110451707A (zh) 一种矿井废水零排放处理方法
CN105859000B (zh) 一种黄金冶炼废水处理工艺
CN104386747B (zh) 一种离子交换法制备高纯度钒氧化物的方法
CN204162529U (zh) 一种离子型稀土矿山废水膜分离技术处理装置
CN101870639A (zh) 低能耗海带甘露醇生产方法
CN112607925B (zh) 一种硅钢稀酸废水零排放处理方法和系统
CN109019987B (zh) 一种印染废水的高效回收方法
CN114988438A (zh) 一种碳酸锂循环提锂工艺
CN209957536U (zh) 含磷酸铝、三乙胺高浓度废液回收再利用系统
CN102978395A (zh) 从含Co的硫酸盐稀溶液中分离富集Cu、Co的方法
CN101085749A (zh) 一种土霉素的分离方法
CN205420000U (zh) 一种化学镀镍废水处理装置
CN213865655U (zh) 废盐分离提纯用前端设备

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant