专利名称：氧化甲基吗啉稀溶液活性炭吸附浓缩提纯方法
技术领域：
本发明涉及将氧化甲基吗啉通过活性炭吸附、解吸剂解吸，提高氧化甲基吗啉浓度和纯度的生产工艺。
氧化甲基吗啉是一种安全、环保的强极性溶剂，以它为主体的溶液具有溶解纤维素的能力，用来生产新一代环保型LYOCELL纤维和纤维素膜等纤维素材料。氧化甲基吗啉作为溶剂在生产过程中是循环使用，存在大量稀浓度氧化甲基吗啉需要浓缩和纯化。
《丝绸》2000年第1期P21-22页“BTCA的整理TENCELL织物工艺探索一文，有关LYOCELL纤维的报导指的是以氧化甲基吗啉为溶剂，以木材为原料生产的环保纤维。
《印染》1998年第2期P21-22页“LYOCELL纤维织物染整工艺探讨”、《国际纺织导报》1998年第2期P4-8页“功能性的LYOCELL产品”等文中指的LYOCELL也是以氧化甲基吗啉为溶剂，以木材为原料生产的环保纤维。
文献检索发现，使用氧化甲基吗啉作溶剂制造LYOCELL纤维及其它纤维素材料过程中，目前尚未见到有关用活性炭吸附氧化甲基吗啉、解吸剂解吸，提高氧化甲基吗啉浓度和纯度的方法。
氧化甲基吗啉稀溶液采用常规蒸馏浓缩方法存在能耗过大，不经济等问题。
本发明是将氧化甲基吗啉稀溶液通过活性炭填料床吸附，然后采用解吸剂解吸，获得较纯净的氧化甲基吗啉浓溶液。采用本方法能降低能耗，提高氧化甲基吗啉纯度和浓度，降低氧化甲基吗啉回用成本。
本发明中的氧化甲基吗啉吸附浓缩纯化方法，其特征在于采用了活性炭为主的填料吸附柱、选择合适的清洗剂、解吸剂、填料再生液及以下的工艺步骤(1)氧化甲基吗啉稀溶液过滤。
(2)吸附使氧化甲基吗啉稀溶液流过吸附柱，吸附柱填料为活性炭。
(3)清洗填料床吸附氧化甲基吗啉饱和容量时，用清洗液通过填料床洗涤填料中部分杂质，清洗剂为水、盐酸溶液、硫酸溶液、硝酸溶液、磷酸溶液、醋酸溶液、甲酸溶液等酸溶液；氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液、氢氧化锂溶液、氨水等碱溶液；上述酸碱组成的盐溶液及碳酸钠溶液、碳酸钾溶液。
(4)解吸填料床吸附氧化甲基吗啉饱和后，用解吸剂通入吸附床解吸氧化甲基吗啉，解吸剂为氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液、氢氧化锂溶液、碳酸钠溶液、碳酸钾溶液、氨水等一种或几种。
(5)填料的再生，用填料再生液流过填料床，再用清水清洗。填料再生液为氢氧化钠、氢氧化钾、氨水等强碱性物质；盐酸、硫酸、磷酸、硝酸、甲酸、醋酸等酸性溶液；及上述酸碱组成的盐，还可用甲醇、乙醇、异丙醇、丙酮等低分子有机溶剂。
(6)解吸液通过离子交换树脂脱去溶液中的酸、碱、盐等杂质，可得到较纯的氧化甲基吗啉浓溶液。循环使用。
本发明的积极效果如下(1)氧化甲基吗啉能否方便回用，直接影响再生纤维产业向绿色环保产业发展的进程，本发明将直接推动LYOCELL环保纤维在国内产业化，克服目前再生纤维素产业环境污染严重的缺陷。
(2)本发明解决了再生纤维素生产中大量氧化甲基吗啉稀溶液回用难的问题，尤其解决了氧化甲基吗啉浓度在0.5-0.1％及更稀浓度时的回收难题，使氧化甲基吗啉在水中流失浓度不高于100ppm。
(3)本发明保证了氧化甲基吗啉高回用率的实现。
(4)本发明均在常温下操作，避免了氧化甲基吗啉蒸馏浓缩通常需要加热而产生的分解。
(5)本发明能使氧化甲基吗啉浓度从0.01％以下一步提高到20-50％；大幅减少能耗，节约了经济成本。
(6)本发明同步除去了溶液中的多种杂质，使氧化甲基吗啉溶液得到了纯化。
(7)本发明之方法所需设备投资较低，操作安全方便，易于工业化推广。
实施例一取一年龄新慈竹浆，经纯化，溶解在50％氧化甲基吗啉溶液中(1份竹浆16份50％氧化甲基吗啉)。经减压脱水，制成竹纤维溶胶，再进行挤压喷丝，选喷丝板为7孔，孔径0.2mm，经拉伸、水相凝固、卷绕、水洗、干燥得到竹LYOCELL纤维。经测试凝固水槽中，水溶液含氧化甲基吗啉3.1％(A)，水洗槽中水溶液氧化甲基吗啉含量为0.53％(B)。
将(A)5Kg流过300g活性炭为填料的吸附柱，流速500ml/h，流出液中氧化甲基吗啉浓度为0.01％；全部吸附后，通入1Kg纯水清洗，流速1000ml/h；再用3％氢氧化钠溶液，以200ml/h流速解吸，将解吸液串联通过732型强酸性阳离子树脂交换柱，得三份各200ml解吸液，分别测得氧化甲基吗啉浓度为15％，50％，8％。填料柱用水洗至PH＝9，继续用于吸附氧化甲基吗啉。
实施例二取实施例一中(B)1400Kg，以100Kg/h流过16Kg活性炭为填料吸附柱，流出液中氧化甲基吗啉浓度为0.007％；分别用0.1％氯化钠溶液20Kg、清水40Kg洗涤填料柱，流速为30Kg/h；再用1.25％氢氧化钠溶液60Kg解吸填料柱，流速30Kg/h并流径阳离子，阴离子，得到三份各10Kg解吸液。测试氧化甲基吗啉浓度分别为23％，33％，15％，填料柱分别用5％氢氧化钠、1％盐酸再生，用清水洗至PH＝5等用。
实施例三将实验中产生的0.15％氧化甲基吗啉清洗液30Kg，滤布过滤，以1Kg/h流过150g活性炭填料柱，测试流出液中氧化甲基吗啉浓度为0.005％，用1.0％氢氧化钠溶液一步解吸，得解吸液400ml，测得氧化甲基吗啉浓度为10％。
权利要求
1.一种氧化甲基吗啉稀溶液浓缩纯化方法，其特征为稀氧化甲基吗啉通过吸附柱，被填料吸附，经清洗液洗涤或直接由解吸剂解吸，得到纯化的氧化甲基吗啉浓缩液，填料经再生回用。其吸咐柱填料、清洗液、解吸剂、填料再生液如下(1)吸附柱填料；氧化甲基吗啉溶液吸附柱吸附，其中填料为活性炭、炭粒、氧化铝、硅澡土、酸性白土、分子筛中一种或几种混合物。(2)清洗液；填料柱吸附氧化甲基吗啉后，用清洗剂清洗填料床，其中清洗剂为水、稀浓度的酸、稀浓度的碱、稀浓度的盐溶液，浓度在1％以下；酸为盐酸、硫酸、硝酸、磷酸、醋酸、甲酸；碱为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化锂、氨水；盐为碳酸钠、碳酸氢钠及上述酸和碱组合的盐。(3)解吸剂；氧化甲基吗啉用解吸剂解吸，再用树脂或化学品中和，其中解吸剂为浓度大于0.1％以上的碱性化合物，如氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化锂、氨水、碳酸钠。(4)填料再生液；填料可用再生液再生，再生液为浓度较高的酸、碱、盐及小分子有机溶剂。如浓度为大于0.1％的本要求书(2)中的物质及甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、丙酮等有机溶剂。
全文摘要
本发明公开了一种氧化甲基吗啉稀溶液的浓缩纯化方法，其步骤为氧化甲基吗啉稀溶液通过活性炭等填料柱吸附，用氢氧化钠等解吸剂解吸，可使低于0.1％浓度的氧化甲基吗啉溶液浓缩成20～50％高浓度氧化甲基吗啉溶液，并使氧化甲基吗啉溶液纯化。活性炭等填料可以再生回用。它提供了一种氧化甲基吗啉稀溶液在常温条件下高效、低能耗的回用方法。
文档编号C07D295/08GK1493567SQ0215012
公开日2004年5月5日 申请日期2002年11月3日 优先权日2002年11月3日
发明者许炯, 王学杰, 许 炯 申请人:许炯, 王学杰, 许 炯