[发明专利]以离子液体为溶剂的纤维素纤维制备中溶剂的回收方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种提纯回收以离子液体为溶剂的纤维素纤维制备过程中产生的离子液体的方法。

背景技术

纤维素是一种可再生资源，普遍存在于大自然中。树木、棉花、稻杆、玉米等植物和一些细菌的分泌物中都含有大量的纤维素。纤维素纤维可能成为代替石油裂解纤维产品的可再生资源。目前纤维素纤维的生产主要采用氢氧化钠、丙酮、二硫化碳等作为溶剂和助剂，并需要对所用的纤维素进行黄化、老成和熟成，又涉及到甲醛、亚硫酸盐、硫化钠、硫酸和硫酸锌等化学试剂，所有上述有机试剂都具有挥发性，对环境造成严重的污染并危及操作人员的健康；而无机试剂都具有强腐蚀性，对设备的腐蚀极大。此外，这些化学试剂的回收不仅工艺流程繁琐、对工艺参数的控制要求严格，而且会产生大量的废气和废水，又对环境造成严重污染。

室温离子液体与传统溶剂相比，沸点高，不挥发，在较宽的温度范围内以液态存在，且有很好的热稳定性；可以通过选择适宜的阴、阳离子的组合而改变其物理化学性质，是许多有机物、无机物和高分子材料的良溶剂。离子液体作为一种绿色溶剂广泛应用于电化学、有机合成、催化和分离等领域，同时也是许多高分子聚合反应和加工的良溶剂，如聚对苯、聚丁烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯等。美国专利20020010291公开了一种在离子液体中制各高分子量聚异烯烃的方法，美国专利20030157351公开了一种纤维素在离子液体中溶解和加工的方法，中国专利CN 1596282A公开了采用离子液体溶解及加工纤维素的方法。

如较为常用的离子液体[BMIM]Cl和[AMIM]Cl对纤维素的溶解度很大，可以达到35％(质量百分比)，但是当纤维素的浓度大于8％时，溶液粘度剧增，呈现凝胶状，难以进行纺丝加工。采用较低浓度的离子液体纤维素溶液，既保证了纤维素在离子液体中的溶解性，也保证了纺丝原液的可加工性。

但是离子液体的合成与纯化工艺复杂，生产成本高，尤其是像纤维素纤维制备中使用的[BMIM]Cl和[AMIM]Cl，因此常采用将纤维素纤维生产中使用后的离子液体进行回收再利用的方式，避免浪费，以降低生产成本。专利200510108024.X公开了一种采用萃取方法回收疏水性和亲水性离子液体的回收方式，以及一些采用蒸馏方式回收离子液体的方式，但是上述回收方式，只适用于纤维素纤维生产使用后的离子液体内水的含量较低的情况下进行离子液体的回收，在纤维素纤维生产使用后离子液体内水的含量较高情况下，采用上述方式进行离子液体的回收能耗较高，不易进行。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种以离子液体为溶剂的纤维素纤维制备过程中的溶剂回收方法，该方法适合于回收较大浓度范围内的含离子液体的溶液，以克服现有技术存在的缺陷，且能耗低，易实施。

本发明的以离子液体为溶剂的纤维素纤维制备中溶剂的回收方法，包括以下步骤：

1)将含有离子液体的溶液进行过滤，去除固体颗粒状杂质；经生产使用后，将含有离子液体和固体杂质的溶液进行过滤，去除其中的固体颗粒状杂质，如可使用1～3层的80支漂白府绸制成的滤材进行过滤；

2)利用反渗透膜进行至少一级膜浓缩，使含离子液体的溶液中水的质量含量为70％～85％；优选的可在10℃～95℃的温度范围内，利用孔径为15.0～50.0纳米的膜进行膜浓缩，并可根据实际生产情况，进行一级、二级、三级或多级膜浓缩，以达到生产要求；

3)对浓缩后的含离子液体的溶液进行减压蒸馏，使含离子液体的溶液中水的质量含量≤2％；优选的在10～1000Pa的压力条件和95～130℃的温度条件下进行减压蒸馏。

并且，在本发明以离子液体为溶剂的纤维素纤维制备中溶剂的回收方法中离子液体是指[BMIM]Cl和[AMIM]Cl中的至少一种。

本发明的优点在于：

(1)去除固体杂质时使用的滤材为80支漂白府绸，成本低、易操作，漂白府绸可重复使用；

(2)采用膜浓缩和减压蒸馏二步阶梯法进行提纯回收，降低了对低浓度含量离子液体提纯时采用减压蒸馏能耗高问题。并且膜可重复使用。

(3)所采用的溶剂为离子液体，无毒、无挥发性，有利于环境保护和操作人员健康；

(4)由于离子液体无挥发性，蒸汽压接近于零，所以回收工序简单，降低了生产成本，节约了资源和能源；

(5)离子液体回收率高，重复利用率高。

具体实施方式