专利名称：一种浓缩和使用离子液体水溶液的方法
技术领域：
本发明涉及化学材料及制备技术的领域，尤其是涉及以离子液体为溶 剂，加工纤维或膜的过程中离子液体水溶液的浓缩方法。
背景技术：
离子液体作为绿色溶剂已得到广泛应用。用于纤维和膜的制备，离子 液体水溶液在纤维或膜加工过程中，作为凝固浴、洗涤液或离子液体水溶
液的蒸馏馏出液，对离子液体水溶进行浓缩；公知公用的方法是，将离子 液体水溶液通过蒸馏使离子体水溶液得浓缩。由于釆用蒸馏法对离子液体 水溶液进行浓缩，必须将水由液相变成汽相，水的相变过程需要消粍大量 的能源，容易造成环境污染，即使采用多效蒸馏法，每蒸馏出1吨水也要 消耗0.22吨蒸汽，且设备投资大；另外，生产过程中还涉及到高温、高压 的蒸汽，存在较多的不安全因素。
发明内容
本发明的目的是提供 一种浓缩和使用离子液体水溶液的方法，它使用 反渗透系统对离子液体水溶液进行浓缩，能有效降低离子液体水溶液的浓 缩成本。
本发明的目的是这样实现的 一种浓缩和使用离子液体水溶液的方法， 使用反渗透系统对以离子液体为溶剂，在制造纤维或膜的过程中得到的离子液体水溶液进行反渗透浓缩，该方法包括以下步骤
a、 离子液体水溶液经反渗透系统的反渗透膜进行反渗透，反渗透 系统的工作压力为0—16Mpa;
b、 离子液体水溶液经反渗透系统排出淡水，并得到浓缩的离子液 体水溶液，浓缩的离子液体水溶液浓度为0—30%;
c、 将上述浓缩的离子液体水溶液进行蒸馏回收，或将上述浓缩的 离子液体水溶液作为洗涤液对生产过程中得到的纤维或膜进 行洗涤后进行蒸馏回收，或将上述浓缩的离子液体水溶液加入 到凝固洛后再进行蒸馏回收，或将上述浓缩的离子液体水溶液 作为洗涤液对生产过程中得到的纤维或膜进行洗涤后再加入 到凝固洛后再进行蒸馏回收。
在上述技术方案基础上，本发明还有以下进一步的措施
所述步骤a中的离子液体水溶液经反渗透系统处理前进行过滤处理；
过滤处理前还可包括沉淀处理，对需要沉淀处理的离子液体水溶液进行沉
淀处理，需要说明的是沉淀处理使用现有技术。 所述的过滤处理有以下一种或一种以上方法
板框过滤方法、蜂房过滤方法、线绕滤芯过滤方法、缠绕滤芯过滤方 法、滤网过滤方法、滤膜过滤方法、滤板过滤方法、滤管过滤方法、滤棒 过滤方法、滤布过滤方法、毛毡过滤方法、微孔过滤方法。
将所述步骤b中的离子液体水溶液经反渗透系统排出的淡水作为洗涤 液对生产过程中得到的纤维或膜进行洗涤，或将经反渗透系统排出的淡水 加入到凝固洛。
将所述步骤c中的对离子液体水溶进行蒸馏回收得到的馏出液作为洗涤液对生产过程中得到的纤维或膜进行洗涤，或将馏出液加入到凝固洛。
所述步骤C中的纤维或膜为纤维素纤维或纤维素膜，或纤维素与共混
物制得的纤维素共混纤维或纤维素共混膜。
所述离子液体水溶液为l一丙烯基一3—甲基咪唑氯化盐水溶液，或1
一丙烯基一3—甲基咪唑醋酸盐水溶液。
所述离子液体水溶液为l一羟乙基一3—甲基咪唑醋酸盐水溶液。 本发明的发明优点如下
使用反渗透系统对以离子液体为溶剂，在制造纤维或膜的过程中得到 的离子液体水溶液进行反渗透浓缩，排出淡水，并得到浓缩的离子液体水 溶液，浓缩的离子液体水溶液浓度为0—30%,将浓缩的离子液体水溶液进 行蒸馏回收、或将经反渗透浓缩得到的离子液体水溶液作为洗涤液对生产 过程中得到的纤维或膜进行洗涤后再进行蒸馏回收，或将经反渗透浓缩得 到的离子液体水溶液加入到凝固洛后再进行蒸馏回收，或将经反渗透浓缩 得到的离子液体水溶液作为洗涤液对生产过程中得到的纤维或膜进行洗涤 后再加入到凝固洛后再进行蒸馏回收；排出的淡水和蒸馏馏出液也可用于 生产系统。本发明将反渗透技术扩展到了制造纤维或膜的工业化生产中， 将得到的离子液体水溶液进行反渗透浓缩后，再进行蒸馏回收时，不但可 节省蒸汽的用量，而且还可实现生产系统的循环。本发明具有生产过程简 单和浓缩成本低、对环境污染小的优点。
具体实施例方式
一种浓缩和使用离子液体水溶液的方法，使用反渗透系统对以离子液 体为溶剂，在制造纤维或膜的过程中得到的离子液体水溶液进行反渗透浓 缩。反渗透系统有反渗透膜，反渗透系统和反渗透膜使用现有技术，反渗透膜可以使用GE公司生产的Desal系列SG膜或SE膜，或SC膜。 实例1:
步骤a.离子液体水溶液经反渗透系统的反渗透膜进行反渗透。如， 将100口屯浓度为0.5%的1一丙烯基一3—甲基咪唑氯化盐水溶液经反渗透 系统的反渗透膜进行反渗透处理，反渗透系统的工作压力为0—16Mpa， 本实例中，反渗透系统的工作压力为1.5Mpa。要说明的是，离子液体水 溶液进行反渗透之前，还可进行过滤处理，即所述步骤a中的离子液体 水溶液经反渗透系的反渗透膜进行反渗透前经过过滤处理。过滤处理有 以下一种或一种以上方法
板框过滤方法、蜂房过滤方法、线绕滤芯过滤方法、缠绕滤芯过滤方 法、滤网过滤方法、滤膜过滤方法、滤板过滤方法、滤管过滤方法、滤棒 过滤方法、滤布过滤方法、毛毡过滤方法、微孔过滤方法。
上述过滤方法可使用现有技术。
步骤b.将l一丙烯基一3—甲基咪唑氯化盐水溶液经反渗透系统排出 淡水，反渗透技术搡作排出淡水83.893吨；反渗透技术操作回收得到 16.107吨浓缩的离子液体水溶液，经检测，浓缩的离子液体水溶液中1 一丙烯基一3—甲基咪唑氯化盐的浓度为3%。
步骤c.将上述经反渗透系统浓缩得到的16.107咱浓度为3%的浓缩的 离子液体水溶液进行蒸馏回收,得到0.478吨离子液体和15. 629呻馏出液； 或将上述经反渗透系统浓缩得到的16.107吨浓度为3%的浓缩的离子液体 水溶液作为洗涤液对生产过程中得到的纤维或膜进行洗涤，得到16.446 吨浓度为5。/。的离子液体水溶液，再进行蒸馏回收，得到0.814吨离子液体 和15. 632 e屯馏出液；或将上述经反渗透系统浓缩得到的16. 107 。屯浓度为3%的浓缩的离子液体水溶液加入到凝固浴，得到16. 535 口屯浓度为10%的离 子液体水溶液，再进行蒸馏回收，得到1. 637吨离子液体和14. 898咱馏出 液；或将上述经反渗透系统浓缩得到的16. 107吨浓度为3%的浓缩的离子 液体水溶液作为洗涤液对生产过程中得到的纤维或膜进行洗涤，得到 16.446吨浓度为5%的离子液体水溶液，再加入到凝固浴，得到16. 758咱 浓度为10%的离子液体水溶液，再进行蒸馏回收，得到1.659呻离子液体 和15. 099吨馏出液。
在上述实施方式基础上，本发明还有以下进一步的实施方式
将所述步骤b中的离子液体水溶液经反渗透系统排出的83. 893吨淡水 作为洗涤液对生产过程中得到的纤维或膜进行洗涤得到84.297 口屯浓度为 0. 5%的离子液体水溶液，或将经反渗透系统排出的83. 893呻淡水加入到凝 固浴得到87. 082吨浓度为10%的离子液体水溶液。
将所述步骤c中的经蒸馏回收得到的馏出液作为洗涤液对生产过程中 得到的纤维或膜进行洗涤，或将馏出液加入到凝固洛；将经蒸馏回收得到 的离子液体可再用于溶解纤维素，实现生产系统中离子液体的循环使用。
所述步骤c中的纤维或膜为纤维素纤维或纤维素膜，或纤维素与共混 物制得的纤维素共混纤维或纤维素共混膜。
所述的纤维素为棉浆、木浆、草浆、芦萃浆、纸浆、秸杆浆、桑皮 浆、玉米包皮纤维素、醋酸纤维素、甲基纤维素、羟丙基纤维素、细菌纤 维素中的一种或一种以上原料。
所述的共混物为聚丙烯腈、甲基丙烯腈、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸 甲酯、醋酸乙烯酯、丙烯酰胺中的一种或一种以上原料。
实例2:步骤a.离子液体水溶液经反渗透系统的反渗透膜进行反渗透。如， 将100口屯浓度为2%的l一丙烯基一3—甲基咪唑氯化盐水溶液经反渗透系 统的反渗透膜进行反渗透处理，反渗透系统的工作压力为0—16Mpa，本 实例中，反渗透系统的工作压力为2Mpa。要说明的是，离子液体水溶液 进行反渗透之前，还可进行过滤处理，即所述步骤a中的离子液体水溶 液经反渗透系的反渗透膜进行反渗透前经过过滤处理。过滤处理有以下 一种或一种以上方法
板框过滤方法、蜂房过滤方法、线绕滤芯过滤方法、缠绕滤芯过滤方 法、滤网过滤方法、滤膜过滤方法、滤板过滤方法、滤管过滤方法、滤棒 过滤方法、滤布过滤方法、毛毡过滤方法、微孔过滤方法。
上述过滤方法可使用现有技术。
步骤b.将l一丙烯基一3—甲基咪唑氯化盐水溶液经反渗透系统排出 淡水，反渗透技术操作排出淡水80.709吨；反渗透技术搡作回收得到 19.291 口屯浓缩的离子液体水溶液，经检测，浓缩的离子液体水溶液中1 一丙烯基一3—甲基咪唑氯化盐的浓度为10. 2%。
步骤c.将上述经反渗透系统浓縮得到的19.291咱浓度为10.2%的浓 缩的离子液体水溶液进行蒸馏回收，得到1. 948吨离子液体和17. 343吨馏 出液；或将上述经反渗透系统浓缩得到的19.291吨浓度为10.2%的浓缩的 离子液体水溶液作为洗涤液对生产过程中得到的纤维或膜进行洗涤，得到 19. 753吨浓度为12. 3%的离子液体水溶液，再进行蒸馏回收，得到2.405 吨离子液体和17. 348吨馏出液；或将上述经反渗透系统浓缩得到的19. 291 吨浓度为10. 2%的浓缩的离子液体水溶液加入到凝固洛，得到18. 674吨浓 度为20%的离子液体水溶液，再进行蒸馏回收，得到3.697吨离子液体和14.977吨馏出液；或将上述经反渗透系统浓缩得到的19.291吨浓度为 10. 2%的浓缩的离子液体水溶液作为洗涤液对生产过程中得到的纤维或膜 进行洗涤，得到19.753吨浓度为12. 3%的离子液体水溶液，再加入到凝固 浴后，得到19.246吨浓度为20%的离子液体水溶液，再进行蒸馏回收，得 到3.811吨离子液体和15.435吨馏出液。
在上述实施方式基础上，本发明还有以下进一步的实施方式 将所述步骤b中的离子液体水溶液经反渗透系统排出的80. 709吨淡水
作为洗涤液对生产过程中得到的纤维或膜进行洗涤得到81.097吨浓度为 0. 5%的离子液体水溶液，或将经反渗透系统排出的80. 709吨淡水加入到凝 固浴得到75. 328 口屯浓度为20%的离子液体水溶液。
将所述步骤c中的经蒸馏回收得到的馏出液作为洗涤液对生产过程中 得到的纤维或膜进行洗涤，或将馏出液加入到凝固洛；将经蒸馏回收得到 的离子液体可再用于溶解纤维素，实现生产系统中离子液体的循环使用。
所述步骤c中的纤维或膜为纤维素纤维或纤维素膜，或纤维素与共混 物制得的纤维素共混纤维或纤维素共混膜。
所述的纤维素为棉浆、木浆、草浆、芦苇浆、纸浆、秸杆浆、桑皮 浆、玉米包皮纤维素、醋酸纤维素、甲基纤维素、羟丙基纤维素、细菌纤 维素中的一种或一种以上原料。
所述的共混物为聚丙烯腈、甲基丙烯腈、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸 甲酯、醋酸乙烯酯、丙烯酰胺中的一种或一种以上原料。
上述2个实施例中的离子液体可以是以下2种
所述离子液体也可以是l一丙烯基一3—甲基咪唑醋酸盐，即所述离子 液体水溶液为l一丙烯基一3—甲基咪唑醋酸盐水溶液所述离子液体也可以是l一羟乙基一3—甲基咪唑醋酸盐，即所述离子 液体水溶液为l一羟乙基一3—甲基咪唑醋酸盐水溶液。
需要说明的是，l一丙烯基一3—甲基咪唑氯化盐也称为l一丙烯基一3 一甲基氯化咪唑盐、氯化1一丙烯基一3—甲基咪唑盐、l一烯丙基一3—甲 基咪唑氯化盐、l一烯丙基一3—甲基氯化咪唑盐、氯化1一烯丙基一3—甲 基咪唑盐、N—丙烯基一N—甲基咪唑氯化盐、N—丙烯基一N—甲基氯化咪 唑盐、氯化N—丙烯基一N—甲基咪唑盐、N—烯丙基一N—甲基咪唑氯化盐、 N—烯丙基一N—甲基氯化咪唑盐或氯化N—烯丙基一N—甲基咪唑盐。1 — 丙烯基一3—甲基咪唑醋酸盐也称为1—烯丙基一3—甲基咪唑醋酸盐或N 一丙烯基一N—甲基咪唑醋酸盐。
权利要求
1.一种浓缩和使用离子液体水溶液的方法，其特征在于，使用反渗透系统对以离子液体为溶剂，在制造纤维或膜的过程中得到的离子液体水溶液进行反渗透浓缩，该方法包括以下步骤a、将离子液体水溶液经反渗透系统的反渗透膜进行反渗透，反渗透系统的工作压力为0-16Mpa；b、离子液体水溶液经反渗透系统排出淡水，并得到浓缩的离子液体水溶液，浓缩的离子液体水溶液浓度为0-30％；c、将上述浓缩的离子液体水溶液进行蒸馏回收，或将上述浓缩的离子液体水溶液作为洗涤液对生产过程中得到的纤维或膜进行洗涤后进行蒸馏回收、或将上述浓缩的离子液体水溶液加入凝固浴后再进行蒸馏回收、或将上述浓缩的离子液体水溶液作为洗涤液对生产过程中得到的纤维或膜进行洗涤后再加入凝固浴后再进行蒸馏回收。
2. 根据权利要求1所述的一种浓缩和使用离子液体水溶液的方法， 其特征在于，所述步骤a中的离子液体水溶液经反渗透系统处理前进行 过滤处理。
3. 根据权利要求2所述的 一种浓缩和使用离子液体水溶液的方法， 其特征在于，所述的过滤处理有以下一种或一种以上方法板框过滤方法、蜂房过滤方法、线绕滤芯过滤方法、缠绕滤芯过 滤方法、滤网过滤方法、滤膜过滤方法、滤板过滤方法、滤管过滤方法、滤棒过滤方法、滤布过滤方法、毛毡过滤方法、微孔过滤方法。
4. 根据权利要求1所述的浓缩和使用离子液体水溶液的方法， 其特征在于，将所述步骤b中的离子液体水溶液经反渗透系统排出 的淡水作为洗涤液对生产过程中得到的纤维或膜进行洗涤、或将所 述步骤b中的离子液体水溶液经反渗透系统排出的淡水加入凝固 洛。
5. 根据权利要求1所述的一种浓缩和使用离子液体水溶液的方 法，其特征在于，将所述步骤c中的对离子液体水溶进行蒸馏回收 得到的馏出液作为洗涤液对生产过程中得到的纤维或膜进行洗涤、 或将所述步骤c中的对离子液体水溶进行蒸馏回收得到的馏出液加 入凝固洛。
6. 根据权利要求1所述的一种浓缩和使用离子液体水溶液的方法， 其特征在于，所述步骤c中的纤维或膜为纤维素纤维或纤维素膜，或纤 维素与共混物制得的纤维素共混纤维或纤维素共混膜。
7. 根据权利要求1所述的 一种浓缩和使用离子液体水溶液的方法， 其特征在于，所述离子液体水溶液为l一丙烯基一3—甲基咪唑氯化盐水 溶液，或l一丙烯基一3—甲基咪唑醋酸盐离子液体水溶液。
8. 根据权利要求1所述的一种浓缩和使用离子液体水溶液的方法， 其特征在于，所述离子液体水溶液为l一羟乙基一3—甲基咪唑醋酸盐水
全文摘要
本发明涉及化学材料及制备技术的领域，尤其是涉及以离子液体为溶剂，加工纤维或膜的过程中离子液体水溶液的浓缩方法。一种浓缩和使用离子液体水溶液的方法，使用反渗透系统对以离子液体为溶剂，在制造纤维或膜的过程中得到的离子液体水溶液进行反渗透浓缩，不但可节省蒸汽的用量，而且还可实现生产系统的循环，具有浓缩成本低、对环境污染小的优点。
文档编号B01D61/02GK101601968SQ20081009962
公开日2009年12月16日 申请日期2008年6月9日 优先权日2008年6月9日
发明者高小山 申请人:高小山