专利名称：一种利用电渗析浓缩离子液体的方法
技术领域：
本发明属于膜分离技术领域，具体涉及一种通过离子液体的阴阳离子在电场作用
下定向运动并选择性透过离子交换膜而达到浓縮离子液体的方法。
背景技术：
离子液体是完全由特定阳离子和阴离子构成的在室温或近于室温下呈液态的物 质，离子液体往往展现出独特的物理化学性质及特有的功能，目前所研究的离子液体均是 由阴阳离子共同组合而成的液态介质，依据阳离子的不同可以将室温离子液体分为季胺 盐类、季膦盐、咪唑类、吡啶类、噻吩类、三氮唑类、塞唑啉类、吡咯啉类、胍盐类等。根据阴 离子的组成可将离子液体分成两大类一类是组成可调的氯酸铝类离子液体；一类是组 成固定、大多数对水稳定的其他阴离子型离子液体，其阴离子主要包括BF4—、 PF6—、 CF3C00—、 (CF3S02)2N—等。根据离子液体在水中的溶解度的不同，大体上可以将离子液体分为亲水 性的离子液体和疏水性的离子液体。前者如[BMIm]BF4、 [EMIm]BF4、 [EMIm]CI等，后者如 [BMIm]PF6、
PF6、
SbF6等。 离子液体是从传统的高温熔盐演变而来的，但与一般的离子化合物有着非常不同
的性质和行为，最大的区别在于一般离子化合物只有在高温状态下才能变成液态，而离子 液体在室温附近很大的温度范围内均为液态，与传统的有机溶剂相比，离子液体具有液
体状态温度范围宽，从低于或接近室温到30(TC，且具有良好的物理和化学稳定性；蒸气压 低，不易挥发，消除了 VOC(Volatile OrganicCompounds)环境污染问题；对大量的无机和 有机物质都表现出良好的溶解能力。且具有溶剂和催化剂的双重功能。可作为许多化学反 应溶剂或催化活性载体，具有较大的极性可调控，粘度低，密度大，可以形成二相或多相体 系，适合作分离溶剂或构成反应_分离耦合新体系等优点。由于离子液体的这些特殊性质 和表现，它被认为是绿色溶剂，具有广阔的应用前景。 离子液体的应用已经受到国内外研究学者的广泛关注，在分离科学、有机合成、电 化学、能源、生命科学等领域已表现出良好的应用前景。根据离子液体的特性，目前离子液 体的应用研究领域为分离过程、电化学、化学反应(特别是催化反应)等三个方面。但由 于离子液体价格昂贵，限制了其在工业上的大规模应用，如能有效将离子液体进行回收，将 大大降低成本，目前还没有找到简便经济且回收效果令人满意的办法。
电渗析脱盐技术已广泛应用于海水淡化和污水处理过程，具有操作简便、无环境 污染、成本低廉且易于实现规模化操作等优点。目前国内外还没有通过电渗析浓縮离子液 体的的研究报道。
发明内容
本发明的目的在于解决离子液体回收困难的问题，而提供一种利用电渗析脱盐浓 縮离子液体的方法。本发明方法能有效的浓縮离子液体，在常温、无相变条件下实现浓縮的 目的，且成本低，无污染，能耗低。
本发明所提供的一种利用电渗析浓縮离子液体的方法，包括以下步骤
将质量百分含量《10%的亲水性离子液体的水溶液作为淡室液，以亲水性离子 液体的水溶液为浓室初始溶液，以硫酸钠水溶液为阴、阳极室溶液，调节淡室流量为40 100L/h，在操作电压为6 12V的直流电场作用下，运行至浓室液离子液体的质量百分含量 为5 30%时，停止运行。 其中，所述的亲水性离子液体的阳离子为季胺盐类、季膦盐、咪唑类、吡啶类、噻吩 类、三氮唑类、塞唑啉类、吡咯啉类或胍盐类中的一种或几种的混合；阴离子为卤素、[N03]—、 BF4—或CF3COO—中的一种或几种的混合。
本发明的原理如下 亲水性离子液体在水溶液中以离子状态存在，将含有离子液体的水溶液作为淡室
液，硫酸钠溶液作为阴、阳极室溶液，调节淡室流量和操作电压进行电渗析，则淡室液中离
子液体的阳离子透过阳膜向阴极方向迁移后进入浓室，并受阴膜的阻挡被留在浓室中，同
时离子液体的阴离子在电场的作用下透过阴膜向阳极方向迁移后也进入浓室，从而能有效
将离子液体进行浓縮。 本发明的有益效果 1)本发明能有效浓縮离子液体，一定程度上解决了离子液体回收困难而影响其优
异性能、并限制其发展的问题，并为离子液体的回收提供了经济有效的途径。 2)电渗析浓縮离子液体具有操作简单、分离过程无相变、无污染、成本低、能耗低，
且易于实现规模化操作等优点。
图1电渗析装置工作示意图，其中，l.电极、2.离子交换膜(CM为阳离子交换膜， AM为阴离子交换膜)、3.极室、4.浓室、5.淡室、6.极室贮槽、7.浓室贮槽、8.淡室贮槽、 9.泵，IO.流量计。 以下结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步说明。
具体实施例方式
本发明所使用的电渗析装置为压滤型结构，设置有IO对阴阳离子交换膜，均相膜 或异相膜均可，下述实施例中采用均相膜，单膜的有效面积为0. 024m2。
利用电渗析浓縮离子液体，包括以下步骤将稀亲水性离子液体的水溶液通过过 滤装置去除大颗粒杂质后，作为淡室液，加入淡室贮槽8中，通过流量计10c调节淡室5的 流量，并用泵9c在淡室5中进行循环；将亲水性离子液体的水溶液作为浓室4的初始溶液， 加入浓室贮槽7中，通过流量计10b节浓室4的流量，并用泵9b在浓室4中进行循环；以硫 酸钠水溶液为阴极室3b和阳极室3a的溶液，加入极室贮槽6中，通过流量计10a调节极室 3的流量，并用泵9a在极室3中进行循环；在直流电场作用下，对离子液体进行浓縮。
实施例1 质量百分含量为1 %的[BMIm] Cl水溶液的电渗析浓縮 将5L质量百分含量1%的[BMIm]Cl离子液体水溶液加入淡室贮槽中，以浓度为 5g/L的硫酸钠作为阴、阳极室溶液，调节淡室流量为40L/h，在操作电压为6V的直流电场作用下，运行100min，待淡室液的电导率较低，浓室的离子液体的质量百分含量为5. 35%时
停止运行。 实施例2 质量百分含量为1 %的[BMIm] BF4水溶液的电渗析浓縮 将4. 4L质量百分含量1%的[BMIm]BF4离子液体水溶液放入淡室贮槽中，以浓度
为5g/L的硫酸钠作为阴、阳极室溶液，调节淡室流量为40L/h，在操作电压为6V的直流电场
作用下，运行90min，待淡室液的电导率较低，浓室的离子液体的质量百分含量为6. 35%时
停止运行。 实施例3 质量百分含量为6. 1 %的[BMIm] Cl水溶液的电渗析浓縮 将O. 7L质量百分含量6. 1%的[BMIm]Cl离子液体水溶液放入淡室贮槽中，以浓度
为5g/L的硫酸钠作为阴、阳极室溶液，调节淡室流量为40L/h，在操作电压为8V的直流电场
作用下，运行45min，待淡室液的电导率较低，浓室的离子液体的质量百分含量为8.7%时
停止运行。 实施例4 质量百分含量为6. 35 %的[BMIm]BF4水溶液的电渗析浓縮 将4. 0L质量百分含量6. 35 %的[BMIm]BF4离子液体水溶液放入淡室贮槽中，以浓 度为5g/L的硫酸钠作为阴、阳极室溶液，调节淡室流量为60L/h，在操作电压为10V的直流 电场作用下，运行一段时间230min，待淡室液的电导率较低，浓室的离子液体的质量百分含 量为14. 5%时停止运行。
实施例5 质量百分含量为9. 2%的[BMIm]Cl水溶液的电渗析浓縮 将3. 08L质量百分含量9. 2%的[BMIm]Cl离子液体水溶液放入淡室贮槽中，以浓 度为5g/L的硫酸钠作为阴、阳极室溶液，调节淡室流量为100L/h，在操作电压为12V的直 流电场作用下，运行240min，待淡室液的电导率较低，浓室的离子液体的质量百分含量为 17. 32%时停止运行。
权利要求
一种利用电渗析浓缩离子液体的方法，其特征在于，包括以下步骤将质量百分含量≤10％的亲水性离子液体的水溶液作为淡室液，以亲水性离子液体的水溶液为浓室初始溶液，以硫酸钠水溶液为阴、阳极室溶液，调节淡室流量为40～100L/h，在操作电压为6～12V的直流电场作用下，运行至浓室液离子液体的质量百分含量为5～30％时，停止运行。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的亲水性离子液体的阳离子为季胺 盐类、季膦盐、咪唑类、吡啶类、噻吩类、三氮唑类、塞唑啉类、吡咯啉类或胍盐类中的一种或 几种的混合；阴离子为卤素、[N03] — 、 BF4—或CF3C00-中的一种或几种的混合。
全文摘要
一种利用电渗析浓缩离子液体的方法属于膜分离技术领域。目前还没有经济有效的回收离子液体的方法。将质量百分含量≤10％的亲水性离子液体的水溶液作为淡室液，以亲水性离子液体的水溶液为浓室初始溶液，以硫酸钠水溶液为阴、阳极室溶液，调节淡室流量为40～100L/h，在操作电压为6～12V的直流电场作用下，运行至浓室液离子液体的质量百分含量为5～30％时，停止运行。本发明方法能有效的浓缩离子液体，在常温、无相变条件下实现浓缩的目的，且成本低，无污染，能耗低。
文档编号C07B63/00GK101773785SQ20091007630
公开日2010年7月14日 申请日期2009年1月9日 优先权日2009年1月9日
发明者孟洪, 李春喜, 李良实 申请人:北京化工大学