利用磷酸盐促进活性炭吸附去除水体中离子液体的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种离子液体处理方法，尤其是涉及一种利用磷酸盐促进活性炭吸附去除水体中离子液体的方法，属于水污染控制领域。
【背景技术】
[0002]离子液体是指在室温下呈液态，完全由阴阳离子组成的熔盐化合物。它具有难挥发、对水和空气稳定、对多种物质溶解性能优越等特点，因此被称为“绿色溶剂”，被广泛应用于化工、医药、生物技术、农业和食品等领域。进入环境水体的离子液体不易被微生物所降解，对动物、植物和微生物都具有一定的毒性。因此，必须对工业水体中含有的离子液体进行合理有效的处置。
[0003]目前对离子液体溶液的处理措施主要有两类方法，一类是对离子液体的结构进行破坏，将离子液体转变为其他无害或低毒的小分子。相关措施包括热解、化学氧化以及生物处理等；这类方法不能对水体中的离子液体进行有效地资源回收。另一类方法是将离子液体从水体中进行有效分离回收，主要措施包括减压蒸馏、结晶、萃取以及吸附等。其中，减压蒸馏、结晶和萃取的方法并不适宜大规模地处理含离子液体的水体。因此，吸附是推荐的方法。目前虽然有采用活性炭吸附处理离子液体水体的文献报道，但活性炭吸附离子液体的能力普遍很低，如果以现有技术参数加以工业应用，将导致处理成本居高不下。
【发明内容】
[0004]本发明需要解决的是离子液体(特别是亲水性离子液体)在活性炭上吸附量不高的问题。目前主要的改进方法是提高活性炭用量增加，这将导致处理成本提升。本发明通过在水体中添加少量磷酸盐，在不改变其它技术参数的条件下，能够实现了活性炭对离子液体吸附能力的显著提升。
[0005]本发明的目的可以通过以下技术方案来实现:
[0006]利用磷酸盐促进活性炭吸附去除水体中离子液体的方法，向含有离子液体的水体中加入磷酸盐，充分混和并溶解；用活性炭吸附水体中的离子液体，在达到吸附平衡或吸附饱和后，首先用酸性洗脱剂洗脱离子液体，再用碱性溶液回调活性炭pH至大于8.0的弱碱性，使活性炭重复利用于下一轮吸附中。
[0007]水体中的离子液体包括咪唑类离子液体、吡啶类离子液体、季胺类离子液体、季膦类离子液体、吡咯烷类离子液体或哌啶类离子液体。
[0008]所述的磷酸盐包括磷酸钠、磷酸钾或磷酸铵。
[0009]投加磷酸盐后，水体中磷酸盐的摩尔浓度与离子液体摩尔浓度的比值维持在1/500至1/50的范围内。
[0010]所述的酸性洗脱剂包括pH = 1-3的盐酸或者硫酸溶液。
[0011 ] 所述的碱性溶液包括pH = 11-13的氢氧化钠或氢氧化钾水溶液。
[0012]活性炭吸附水体中的离子液体的方式为静态平衡吸附模式或动态柱吸附模式。
[0013]静态平衡吸附模式为:向一定量含离子液体的水体中投加少量磷酸盐，进一步投加一定质量的活性炭，充分振荡使得活性炭吸附离子液体达到平衡，将活性炭过滤取出，置入酸性洗脱剂中，被活性炭吸附的离子液体将脱附至酸性洗脱剂中，然后将活性炭从酸性洗脱剂中取出，置于碱性溶液中，将活性炭pH调为弱碱性，使活性炭重复利用。
[0014]动态柱吸附模式为:在柱体内填充一定质量的活性炭，在稳定流速条件下，用含离子液体和少量磷酸盐的水体流经活性炭填充柱进行柱吸附，吸附达到饱和后将水体抽干，用1个床体积酸性洗脱剂洗脱吸附柱，再用1个床体积的蒸馏水洗脱吸附柱，离子液体达到脱附完全，进一步用1个床体积的碱性溶液淋洗吸附柱，将活性炭pH调回至弱碱性，使活性炭重复利用。
[0015]静态平衡吸附模式或动态柱吸附模式的吸附条件可以参考常规活性炭吸附工艺。
[0016]本发明的原理为:三价磷酸盐具有盐析效应，能够通过静电作用强烈水合自由溶剂的水分子，从而有效降低水分子与离子液体的水合作用，进而降低水体中离子液体的溶解度。
[0017]与现有技术相比，本发明只需在水体中投加少量的磷酸盐溶液，就可大大促进活性炭对离子液体的吸附效果，成本低廉，效果显著。
【具体实施方式】
[0018]下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。
[0019]实施例1:
[0020]磷酸钠促进活性炭静态吸附离子液体(1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐)
[0021]【投加磷酸钠实验】具体步骤为:向待处理的lmmol/L的1-乙基-3-甲基咪卩坐四氟硼酸盐水溶液中投加少量磷酸钠，稳定后磷酸钠的浓度为0.01mmol/Lo进一步投加一定量的粉末商品活性炭振荡24h，待吸附达到平衡后，测得活性炭对1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐的饱和吸附量为40.6mg/g0置入pH = 1的盐酸溶液中，1_乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐可被酸溶液完全脱附。将活性炭置于pH = 13的氢氧化钠水溶液中，可将活性炭pH调为10的弱碱性。活性炭可重复使用多次。
[0022]【不投加磷酸钠对比实验】具体步骤为:向待处理的lmmol/L的1_乙基_3_甲基咪唑四氟硼酸盐水溶液中投加一定量的粉末商品活性炭，振荡24h，待吸附达到平衡后，测得活性炭对1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐的饱和吸附量为16.2mg/g，然后将活性炭取出，用蒸馏水洗净。置入pH = 1的盐酸溶液中，吸附的离子液体全部脱附至酸溶液中。
[0023]比较投加磷酸钠前后活性炭的吸附量，投加前后活性炭对离子液体的吸附量提升约2.5倍，证明磷酸盐能够有效促进活性炭对离子液体的吸附。
[0024]实施例2:
[0025]磷酸铵促进活性炭静态吸附离子液体(N- 丁基-3-甲基吡啶六氟磷酸盐)
[0026]【投加磷酸铵实验】具体步骤为:向待处理的lmmol/L的N-丁基-3-甲基吡啶六氟磷酸盐水溶液中投加少量磷酸铵，稳定后磷酸铵的浓度为0.01mmol/Lo进一步投加将一定量的粉末商品活性炭振荡24h，待吸附达到平衡后，测得活性炭对N- 丁基-3-甲基吡啶六氟磷酸盐的饱和吸附量为56.6mg/g0置入pH = 1的硫酸溶液中，N- 丁基-3-甲基吡啶六氟磷酸盐可被酸溶液完全脱附。将活性炭置于pH = 13的氢氧化钾水溶液中，可将活性炭pH调为9.5弱碱性。活性炭可重复使用多次。
[0027]【不投加磷酸铵对比实验】具体步骤为:向待处理的lmmol/L的N-丁基_3_甲基吡啶六氟磷酸盐水溶液中投加一定量的粉末商品活性炭，振荡24h，待吸附达到平衡后，测得活性炭对N- 丁基-3-甲基吡啶六氟磷酸盐的饱和吸附量为29.0mg/g，然后将活性炭取出，用蒸馏水洗净。置入pH = 1的硫酸溶液中，吸附的离子液体全部脱附至酸溶液中。
[0028]比较投加磷酸铵前后活性炭的吸附量，投加前后活性炭对离子液体的吸附量提升约2.0倍，证明磷酸盐能够有效促进活性炭对离子液体的吸附。
[0029]实施例3:
[0030]活性炭柱动态吸附离子液体(1-乙基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐)
[0031]【投加磷酸钾实验】具体步骤为:向待处理的lmmol/L的1-乙基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐水溶液中投加少量磷酸钾，稳定后磷酸钾的浓度为0.01mmol/Lo取10g颗粒活性炭填装内径1cm，高10cm的玻璃柱。在稳定流速下条件下，将上述溶液流经活性炭填充柱进行柱吸附，测得达到吸附饱和可处理的溶液体积为1600ml。将柱内的溶液抽干，加入1个床体积pH = 1的盐酸溶液进行洗脱，再用1个床体积的蒸馏水洗脱吸附柱，1-乙基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐可被完全脱附。再加入1个床体积pH = 13的氢氧化钾水溶液，可将活性炭pH调为9.0的弱碱性。活性炭可重复使用多次。
[0032]【不投加磷酸钾对比实验】具体步骤为:不添加磷酸钾，其它处理操作与【投加磷酸钠实验】相同，测得达到吸附饱和可处理的溶液体积为500ml。
[0033]比较投加磷酸盐前后溶液处理量，投加前处理水量为500