[发明专利]采用联合法从纤维素纺丝中回收离子液体溶剂的方法

说明书

技术领域

本发明属离子液体溶剂的回收领域，特别是涉及一种采用联合法从纤维素纺丝中回收纤维素的溶剂——离子液体溶剂的方法。

背景技术

离子液体溶剂作为纤维素等多种高聚物的有效溶剂，在进行工业化生产时必须进行有效回收，保证绝大多数的离子液体得以回用，才具有实践价值。在以离子液体为溶剂加工纤维素过程中，常以含有离子液体的水溶液或纯水作为凝固浴和水洗浴，从而会产生浓度不同的离子液体水溶液。同时在生产过程中，产生由未溶解和降解纤维素组成的悬浮杂质，不仅会给离子液体的回收造成困难，而且降低了回收溶剂的质量，影响了回收的离子液体的再次循环使用。另外，在生产过程中纤维素浆粕或所使用的金属设备的部件和管道会带入金属离子。考虑到离子液体对金属离子非常敏感，必须有效去除。

中国专利CN1944357A中公开了一种先用萃取剂富集亲水性离子液体，再用水洗出离子液体，最后进入蒸发处理的工艺。专利申请CN1973943A中公开了向离子液体水溶液中加入特定无机盐，从而形成双水相体系，再进行下一步分离。这两种方法虽然有较好的富集效果，但工艺复杂，有待于进一步研究。专利申请CN101224933A采用膜进行纯离子液体水溶液的浓缩。考虑到纺丝工程中，产生浓度不同的离子液体水溶液中含有多种杂质，必须除去。申请专利CN101219840A采用预处理、超滤、纳滤或反渗透、减压蒸馏的联合方法从纺丝废水中回收离子液体。

从目前现有的技术来看，反渗透膜的优点是装置结构紧凑、安装简单、操作简便、能耗低，并可在常温下操作，易于工业化生产。反渗透膜在分离小分子有机化合物时也特别有效，因此对有机化工、酿造工业、三废处理等领域也得到了很好的应用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种从纤维素纺丝中回收离子液体溶剂的方法。本发明所制得的离子液体溶剂，对多种纤维素具有良好的溶解性能，该工艺能耗低，操作简单，排放少，离子液体回收率高，基本实现了封闭化绿色生产。

本发明的一种采用联合法从纤维素纺丝中回收离子液体溶剂的方法，包括：

(1)将纺丝生产循环废液先采用粗滤去除大于9μm的悬浮杂质；

(2)通过孔隙率为30-60％、平均孔径为2-9μm的微孔陶瓷管与平均孔径为0.1-1μm的微孔陶瓷膜的精滤系统来去除大于1μm的固体杂质，得到仅含有离子液体的水溶液；

(3)采用带H+型的磺酸基团的聚苯乙烯的大孔强酸阳离子交换树脂，规格为20-40目，树脂装有量为该交换柱体积的0.3-0.7倍，喂入流速为每小时流过2-7倍的树脂床体积，经过处理后，金属离子的含量降低到0.1ppm以下；

(4)在操作压力为1-15Mpa，温度为20-60℃的条件下，通过纳滤膜或反渗透膜的作用，得到离子液体水溶液的质量百分比浓度为5-30％，去除的溶液中的部分水可继续用于纤维素纤维的再生和水洗；

(5)将离子液体的水溶液在60-150℃，-0.01Mpa的真空度下，进行减压蒸馏，可得到纯离子液体和水，实现了离子液体与水的有效分离。

所述步骤(2)中的离子液体的水溶液的质量百分比浓度为1-40％；

所述步骤(2)和(5)中的离子液体由阳离子和阴离子组成，阳离子为取代基是氢、C₁～C₆的烷基、乙烯基、丙烯基、丁烯基、羟乙基、羟丙基、烷氧基中的一种或几种的烷基季铵离子，烷基季磷离子，烷基咪唑离子，烷基吡啶离子；阴离子为卤素离子、Cl^-、BF₄^-、PF₄^-、SCN^-、CN^-、OCN^-、CNO^-、CF₃SO₃^-、CF₃COO^-、(CF₃SO₂)₂N^-、(CF₃SO₂)₂Cl^-中的一种；

所述步骤(2)中的微孔陶瓷膜是一种以氧化铝、氧化钛、氧化锆经高温烧结而成的具有多孔结构的精密陶瓷过滤材料，其多孔支撑层、过渡层及微孔膜层呈非对称分布；