一種用於纖維素紡絲的離子複合溶劑回收方法與流程
2023-12-03 12:00:21
本發明涉及一種離子複合溶劑回收方法，尤其涉及一種離子液體/非質子溶劑複合溶劑為溶劑進行纖維素纖維製備過程中凝固浴的回收利用方法。
背景技術：
室溫離子液體與傳統溶劑相比，具有沸點高，不揮發，能在較寬的溫度範圍內以液體存在，具有良好的熱穩定性的優點；而且可以通過選擇適宜的陰，陽離子的組合而改變其物理化學性質，是許多有機物、無機物和高分子材料的良溶劑。離子液體座位一種綠色溶劑廣泛應用於電化學、有機合成、催化和分離等領域，同時也是許多高分子聚合反應和加工的良溶劑。但是，離子液體存在著熔點較高、粘度較大、成本較高等缺點，如何有效提高離子液體溶解纖維素的效率，並適度降低成本成為研究熱點。降低成本有兩個方法：1.在離子液體中加入成本較低的有機溶劑，組成複合溶劑；2.對離子液體進行回收；為了實現離子液體和非質子溶劑作為複合溶劑的工業化生產，離子液體和非質子溶劑複合體系的回收再利用成為研究的重中之重。
技術實現要素：
本發明所要解決的問題是現有用於纖維素紡絲的離子複合溶劑回收方法，易造成環境汙染，且回收率低，不易於實現工業化生產。
為了解決上述問題，本發明提供了一種用於纖維素紡絲的離子複合溶劑回收方法，其特徵在於，以離子液體/非質子溶劑複合溶劑作為纖維素溶劑進行溼紡紡絲後收集凝固浴，通過多道減壓蒸餾工序以及後吸附處理，實現離子液體與非質子溶劑的同時回收。
優選地，具體包括以下步驟：
步驟1)：將以離子液體/非質子溶劑複合體系為溶劑的纖維素紡絲液紡絲後收集凝固浴，進行過濾除雜，得到含有大量水的離子液體/非質子溶劑的混合溶液；
步驟2)：對含有大量水的離子液體/非質子溶劑的混合溶液進行減壓蒸餾，除去大部分的水，得到含有少量水的離子液體/非質子溶劑混合溶液；
步驟3)：在含有少量水的離子液體/非質子溶劑混合溶液中加入共沸物進行共沸減壓蒸餾，得到含有微量水的離子液體/非質子溶劑混合溶液；
步驟4)：在含有微量水的離子液體/非質子溶劑混合溶液中加入分子篩靜置，除去微量水，得到離子液體/非質子溶劑複合溶劑。
優選地，所述離子液體/非質子溶劑複合溶劑中離子液體為1-烯丙基-3-甲基咪唑氯鹽([AMIM]Cl)、1-丁基-3-甲基咪唑氯鹽([BMIM]Cl)、1-乙基-3-甲基咪唑醋酸鹽([EMIM]Ac)或1-乙基-3-甲基咪唑磷酸二乙酯鹽([EMIM][DEP])；非質子溶劑為二甲基亞碸(DMSO)、二甲基甲醯胺(DMF)、二甲基乙醯胺(DMAC)或N-甲基吡咯烷酮(NMP)；離子液體與非質子溶劑質量比為20∶80～40∶60。
優選地，所述步驟1)中過濾採用PP濾芯，過濾孔徑為0.5～10μm。
更優選地，所述步驟2)中減壓蒸餾的壓力為0.5～1MPa，溫度為45～90℃，減壓蒸餾時間為120～180min。
更優選地，所述步驟3)中的共沸物為甲苯、正丙醇、異丙醇禍異丁醇；其與離子液體的質量比為1∶2～1∶5。
更優選地，所述步驟3)中減壓蒸餾的壓力為0.8～1MPa，溫度為80～90℃，減壓蒸餾時間為60～120min。
更優選地，所述步驟4)中分子篩的加入量為混合溶液質量的1～2倍；分子篩處理溫度為20～40℃，處理時間為24～48h。
與現有技術相比，本發明的有益效果在於：
本發明提供的離子液體/非質子溶劑有機溶劑的回收方法，不僅減少了環境汙染，而且提高了離子液體/非質子溶劑有機溶劑的回收率，回收溶劑含水率為，回用次數可達8-9次，易於實現工業化生產。
具體實施方式
為使本發明更明顯易懂，茲以優選實施例，作詳細說明如下。
實施例1
一種用於纖維素紡絲的離子複合溶劑回收方法：
將以20％[EMIM]Ac/80％DMSO複合體系為溶劑的纖維素紡絲液紡絲後收集凝固浴，採用PP濾芯進行過濾除雜，PP濾芯的過濾孔徑為0.5μm，得到含有大量水的離子液體/非質子溶劑的混合溶液I，在0.5MPa、45℃下，減壓蒸餾時間為120min，除去大部分的水後得到含有少量水的離子液體/非質子溶劑的混合溶液II；在混合溶液II中加入甲苯進行共沸減壓蒸餾，壓力為0.8MPa，溫度為80℃，減壓蒸餾時間為60min，甲苯質量為[EMIM]Ac質量為1/2，除去少量水後得到含有微量水的離子液體/非質子溶劑的混合溶液III；在混合溶液III中加入適量分子篩靜置，分子篩質量為混合溶液III質量的2倍，在20℃處理48h除去微量水，得到離子液體/非質子溶劑複合溶劑，最終含水率為0.33％。
實施例2
一種用於纖維素紡絲的離子複合溶劑回收方法：
將以25％[BMIM]Cl/75％DMSO複合體系為溶劑的纖維素紡絲液紡絲後收集凝固浴，採用PP濾芯進行過濾除雜，PP濾芯的過濾孔徑為1.8μm，得到含有大量水的離子液體/非質子溶劑的混合溶液I，在0.8MPa、60℃下，減壓蒸餾時間為150min，除去大部分的水後得到含有少量水的離子液體/非質子溶劑的混合溶液II；在混合溶液II中加入正丙醇進行共沸減壓蒸餾，壓力為0.9MPa，溫度為90℃，減壓蒸餾時間為100min，正丙醇質量為[EMIM]Ac質量為1/4，除去少量水後得到含有微量水的離子液體/非質子溶劑的混合溶液III；在混合溶液III中加入適量分子篩靜置，分子篩質量為混合溶液III質量的1.5倍，在30℃處理36h除去微量水，得到離子液體/非質子溶劑複合溶劑，最終含水率為0.45％。
實施例3
一種用於纖維素紡絲的離子複合溶劑回收方法：
將以30％[EMIM]Ac/70％DMAC複合體系為溶劑的纖維素紡絲液紡絲後收集凝固浴，採用PP濾芯進行過濾除雜，PP濾芯的過濾孔徑為3μm，得到含有大量水的離子液體/非質子溶劑的混合溶液I，在0.9MPa、80℃下，減壓蒸餾時間為180min，除去大部分的水後得到含有少量水的離子液體/非質子溶劑的混合溶液II；在混合溶液II中加入異丙醇進行共沸減壓蒸餾，壓力為1MPa，溫度為85℃，減壓蒸餾時間為120min，異丙醇質量為[EMIM]Ac質量為1/5，除去少量水後得到含有微量水的離子液體/非質子溶劑的混合溶液III；在混合溶液III中加入適量分子篩靜置，分子篩質量為混合溶液III質量的1.2倍，在40℃處理24h除去微量水，得到離子液體/非質子溶劑複合溶劑，最終含水率為0.38％。
實施例4
一種用於纖維素紡絲的離子複合溶劑回收方法：
將以35％[EMIM]Ac/65％DMAC複合體系為溶劑的纖維素紡絲液紡絲後收集凝固浴，採用PP濾芯進行過濾除雜，PP濾芯的過濾孔徑為5μm，得到含有大量水的離子液體/非質子溶劑的混合溶液I，在0.6MPa、90℃下，減壓蒸餾時間為120min，除去大部分的水後得到含有少量水的離子液體/非質子溶劑的混合溶液II；在混合溶液II中加入異丙醇進行共沸減壓蒸餾，壓力為0.85MPa，溫度為80℃，減壓蒸餾時間為80min，異丙醇質量為[EMIM]Ac質量為1/3，除去少量水後得到含有微量水的離子液體/非質子溶劑的混合溶液III；在混合溶液III中加入適量分子篩靜置，分子篩質量等於混合溶液III的質量，在40℃處理20h除去微量水，得到離子液體/非質子溶劑複合溶劑，最終含水率為0.29％。
實施例5
一種用於纖維素紡絲的離子複合溶劑回收方法：
將以40％[AMIM]Cl/60％NMP複合體系為溶劑的纖維素紡絲液紡絲後收集凝固浴，採用PP濾芯進行過濾除雜，PP濾芯的過濾孔徑為10μm，得到含有大量水的離子液體/非質子溶劑的混合溶液I，在0.7MPa、70℃下，減壓蒸餾時間為140min，除去大部分的水後得到含有少量水的離子液體/非質子溶劑的混合溶液II；在混合溶液II中加入異丙醇進行共沸減壓蒸餾，壓力為0.8MPa，溫度為85℃，減壓蒸餾時間為100min，異丙醇質量為[EMIM]Ac質量為1/4，除去少量水後得到含有微量水的離子液體/非質子溶劑的混合溶液III；在混合溶液III中加入適量分子篩靜置，分子篩質量等於混合溶液III質量的1.8倍，在20℃處理40h除去微量水，得到離子液體/非質子溶劑複合溶劑，最終含水率為0.32％。