通過吸附分離法純化或處理離子液體的方法
2023-07-09 09:31:46 4
專利名稱：通過吸附分離法純化或處理離子液體的方法
技術領域：
本發明涉及一種用於純化或處理離子液體(IL)的改進方法。
背景技術：
離子液體是一類使用時間相對較短的物質。它們是在相對低溫、通常低於100℃、優選室溫下為液態的粘度相對較低、相對非腐蝕性的鹽熔體。目前，對其進行的大量研究是在大學和工業中進行的。離子液體具有最初的工業應用，並且預計在未來很快會出現大量的應用。有關離子液體的綜述參見例如Wasserscheid和Keim的Angewandte Chemie2000，112，3926-3945。
對於本發明的目的而言，離子液體是具有至少一個正電荷和至少一個負電荷但總體為電中性並且熔點低於200℃、優選低於100℃、特別優選低於50℃的化合物。
離子液體也可以具有多個正電荷或負電荷，例如1-5個，優選1-4個，特別優選1-3個，非常優選1或2個，但尤其優選僅有一個正電荷和一個負電荷。
電荷可以位於一個分子內的各種定位或非定位區域，即以類甜菜鹼模式，或分配於分離的離子和陽離子中。優選由至少一個陽離子和至少一個陰離子組成的離子液體。如上所述，陽離子和陰離子可以是單或多載荷的，優選單載荷。
當然，各種離子液體的混合物也是可以考慮的。
作為陽離子，優選銨或鏻離子，或者包括至少一個含至少一個磷或氮原子以及需要時含氧或硫原子的五元或六元雜環的陽離子，特別優選包括至少一個含一個、兩個或三個氮原子和一個硫原子或氧原子的五元或六元雜環的化合物，非常特別優選含一個或兩個氮原子的化合物。
特別優選的離子液體所具有的分子量低於1000g/mol，尤其優選低於350g/mol。
此外，優選選自以下式(Ia)-(Iw)化合物的陽離子以及其中存在這些結構的低聚物和聚合物，
其中，R1、R2、R3、R4、R5、R6和R7互相獨立地分別選自C1-18烷基、被一個或多個氧和/或硫原子和/或一個或多個取代或未取代的亞氨基間斷的C2-18烷基、C6-12芳基、C5-12環烷基或含氧、氮和/或硫的五元或六元雜環，或其中兩個可以一起形成被一個或多個氧和/或硫原子和/或一個或多個取代或未取代的亞氨基間斷的不飽和、飽和或芳族的環，其中所述基團可以分別被官能團、芳基、烷基、芳氧基、烷氧基、滷素、雜原子和/或雜環取代。
此外，R1、R2、R3、R4、R5和R6可以是氫。
R7可以是C1-18烷醯基(烷基羰基)、C1-18烷氧基羰基、C5-12環烷基羰基或C6-12芳基醯基(芳基羰基)，其中所述基團可以分別被官能團、芳基、烷基、芳氧基、烷氧基、滷素、雜原子和/或雜環取代。
在這些定義中，可以被官能團、芳基、烷基、芳氧基、烷氧基、滷素、雜原子和/或雜環取代的C1-18烷基是例如甲基、乙基、丙基、異丙基、正丁基、仲丁基、叔丁基、戊基、己基、庚基、辛基、2-乙基己基、2，4，4-三甲基戊基、癸基、十二烷基、十四烷基、十七烷基、十八烷基、1，1-二甲基丙基、1，1-二甲基丁基、1，1，3，3-四甲基丁基、苄基、1-苯基乙基、2-苯基乙基、α，α-二甲基苄基、二苯甲基、對-甲苯基甲基、1-(對-丁基苯基)乙基、對-氯苄基、2，4-二氯苄基、對-甲氧基苄基、間-乙氧基苄基、2-氰基乙基、2-氰基丙基、2-甲氧羰基乙基、2-乙氧羰基乙基、2-丁氧羰基丙基、1，2-二(甲氧羰基)乙基、2-甲氧基乙基、2-乙氧基乙基、2-丁氧基乙基、二乙氧基甲基、二乙氧基乙基、1，3-二氧戊環-2-基、1，3-二氧己環-2-基、2-甲基-1，3-二氧戊環-2-基、4-甲基-1，3-二氧戊環-2-基、2-異丙氧基乙基、2-丁氧基丙基、2-辛氧基乙基、氯代甲基、2-氯乙基、3-氯甲基、三氟甲基、1，1-二甲基-2-氯乙基、2-甲氧基-異丙基、2-乙氧基乙基、丁基硫代甲基、2-十二烷基硫代乙基、2-苯基硫代乙基、2，2，2-三氟乙基、2-羥基乙基、2-羥基丙基、3-羥基丙基、4-羥基丁基、6-羥基己基、2-氨基乙基、2-氨基丙基、3-氨基丙基、4-氨基丁基、6-氨基己基、2-甲基氨基乙基、2-甲基氨基丙基、3-甲基氨基丙基、4-甲基氨基丁基、6-甲基氨基己基、2-二甲基氨基乙基、2-二甲基氨基丙基、3-二甲基氨基丙基、4-二甲基氨基丁基、6-二甲基氨基己基、2-羥基-2，2-二甲基乙基、2-苯氧基乙基、2-苯氧基丙基、3-苯氧基丙基、4-苯氧基丁基、6-苯氧基己基、2-甲氧基乙基、2-甲氧基丙基、3-甲氧基丙基、4-甲氧基丁基、6-甲氧基己基、2-乙氧基乙基、2-乙氧基丙基、3-乙氧基丙基、4-乙氧基丁基或6-乙氧基己基，以及被一個或多個氧和/或硫原子和/或一個或多個取代或未取代的亞氨基間斷的C2-18烷基是例如5-羥基-3-氧-戊基、8-羥基-3，6-二氧辛基、11-羥基-3，6，9-三氧十一烷基、7-羥基-4-氧庚基、11-羥基-4，8-二氧十一烷基、15-羥基-4，8，12-三氧十五烷基、9-羥基-5-氧壬基、14-羥基-5，10-氧十四烷基、5-甲氧基-3-氧戊基、8-甲氧基-3，6-二氧辛基、11-甲氧基-3，6，9-三氧十一烷基、7-甲氧基-4-氧庚基、11-甲氧基-4，8-二氧十一烷基、15-甲氧基-4，8，12-三氧十五烷基、9-甲氧基-5-氧壬基、14-甲氧基-5，10-氧十四烷基、5-乙氧基-3-氧庚基、8-乙氧基-3，6-二氧辛基、11-乙氧基-3，6，9-三氧十一烷基、7-乙氧基-4-氧庚基、11-乙氧基-4，8-二氧十一烷基、15-乙氧基-4，8，12-三氧十五烷基、9-乙氧基-5-氧壬基或14-乙氧基-5，10-氧十四烷基。
如果兩個基團成環，它們可以一起形成1，3-亞丙基、1，4-亞丁基、2-氧-1，3-亞丙基、1-氧-1，3-亞丙基、2-氧-1，3-亞丙基、1-氧-1，3-亞丙基、1-氮雜-1，3-亞丙烯基、1-C1-4烷基-1-氮雜-1，3-亞丙烯基、1，4-亞丁-1，3-二烯基、1-氮雜-1，4-亞丁-1，3-二烯基、或2-氮雜-1，4-亞丁-1，3-二烯基。
對於氧和/或硫原子和/或亞氨基的數目沒有任何限制。一般在基團中不多於5個，優選不多於4個，特別優選不多於3個。
此外，在任意兩個雜原子之間一般有至少一個碳原子，優選至少兩個碳原子。
取代和未取代的亞氨基可以是例如亞氨基、甲基亞氨基、異丙基亞氨基、正丁基亞氨基或叔丁基亞氨基。
此外，官能團可以是羧基、醯胺基、羥基、二(C1-4烷基)氨基、C1-4烷氧基羰基、氰基或C1-4-烷氧基。
可以被官能團、芳基、烷基、芳氧基、烷氧基、滷素、雜原子和/或雜環取代的C6-12芳基是例如苯基、甲苯基、二甲苯基、α-萘基、β-萘基、4-亞二苯基(diphenylyl)、氯代苯基、二氯苯基、三氯苯基、二氟苯基、甲基苯基、二甲基苯基、三甲基苯基、乙基苯基、二乙基苯基、異丙基苯基、叔丁基苯基、十二烷基苯基、甲氧基苯基、二甲氧基苯基、乙氧基苯基、己氧基苯基、甲基萘基、異丙基萘基、氯代萘基、乙氧基萘基、2，6-二甲基苯基、2，4，6-三甲基苯基、2，6-二甲氧基苯基、2，6-二氯苯基、4-溴苯基、2-或4-硝基苯基、2，4-或2，6-二硝基苯基、4-二甲基氨基苯基、4-乙醯基苯基、甲氧基乙基苯基或乙氧基甲基苯基。
可以被官能團、芳基、烷基、芳氧基、烷氧基、滷素、雜原子和/或雜環取代的C5-12環烷基是例如環戊基、環己基、環辛基、環十二烷基、甲基環戊基、二甲基環戊基、甲基環己基、二甲基環己基、二乙基環己基、丁基環己基、甲氧基環己基、二甲氧基環己基、二乙氧基環己基、丁基硫代環己基、氯代環己基、二氯環己基、二氯環戊基或飽和或不飽和的雙環體系，諸如降冰片基或降冰片烯基。
含氧、氮和/或硫的五元或六元雜環是例如呋喃基、噻吩基、吡咯基、吡啶基、吲哚基、苯並噁唑基、二氧戊環基、二氧基(dioxyl)、苯並咪唑基、苯並噻唑基、二甲基吡啶基、甲基喹啉基、二甲基吡咯基、甲氧基呋喃基、二甲氧基吡啶基、二氟吡啶基、甲基噻嗯基、異丙基噻嗯基或叔丁基噻嗯基。
C1-C4烷基是例如甲基、乙基、丙基、異丙基、正丁基、仲丁基或叔丁基。
C1-C18烷醯基可以是例如乙醯基、丙醯基、正丁醯基、仲丁醯基、叔丁醯基、2-乙基己基羰基、癸醯基、十二烷醯基、氯乙醯基、三氯乙醯基或三氟乙醯基。
C1-C18烷氧羰基可以是例如甲氧羰基、乙氧羰基、丙氧羰基、異丙氧羰基、正丁氧羰基、仲丁氧羰基、叔丁氧羰基、己氧羰基、2-乙基己氧基羰基或苄氧羰基。
C5-C12環烷基羰基可以是例如環戊基羰基、環己基羰基或環十二烷羰基。
C6-C12芳醯基(芳基羰基)可以是例如苯甲醯基、甲苯甲醯基、二甲苯甲醯基、α-萘醯基、β-萘醯基、氯代苯甲醯基、二氯苯甲醯基、三氯苯甲醯基或三甲基苯甲醯基。
優選R1、R2、R3、R4、R5和R6各不相同地分別是氫、甲基、乙基、正丁基、2-羥基乙基、2-氰基乙基、2-(甲氧羰基)乙基、2-(乙氧羰基)乙基、2-(正丁氧羰基)乙基、二甲基氨基、二乙基氨基或氯。
R7優選是甲基、乙基、正丁基、2-羥基乙基、2-氰基乙基、2-(甲氧羰基)乙基、2-(乙氧羰基)乙基、2-(正丁氧羰基)乙基、乙醯基、丙醯基、叔丁醯基、甲氧羰基、乙氧羰基或正丁氧羰基。
特別優選的吡啶鎓離子(Ia)是以下這些其中基團R1-R5中的一個是甲基、乙基或氯，R7是乙醯基、甲基、乙基或正丁基，其它全部是氫，或者R3是二甲基氨基、R7是乙醯基、甲基、乙基或正丁基，其它全部是氫，或者R7是乙醯基、甲基、乙基或正丁基，其它全部是氫，或者R2是羧基或醯胺基，R7是乙醯基、甲基、乙基或正丁基，其它全部是氫，或者R1和R2或R2和R3一起是1，4-亞丁-1，3-二烯基，R7是乙醯基、甲基、乙基或正丁基，其它全部是氫。
特別優選的噠嗪鎓離子(Ib)是以下這些其中基團R1-R4中的一個是甲基或乙基，R7是乙醯基、甲基、乙基或正丁基，其它全部是氫，或者R7是乙醯基、甲基、乙基或正丁基，其它全部是氫。
特別優選的嘧啶鎓離子(Ic)是以下這些；其中R2-R4分別是氫或甲基，R7是乙醯基、甲基、乙基或正丁基且R1是氫、甲基或乙基，或者R2和R4分別是甲基，R3是氫，R1是氫、甲基或乙基，且R7是乙醯基、甲基、乙基或正丁基。
特別優選的吡嗪鎓離子(Id)是以下這些其中R1-R4全部是甲基，且R7是乙醯基、甲基、乙基或正丁基，或者R7是乙醯基、甲基、乙基或正丁基，其它全部是氫。
特別優選的咪唑鎓離子(Ie)是以下這些其中互相獨立地是，R1選自甲基、乙基、正丙基、正丁基、正戊基、正辛基、正癸基、正十二烷基、2-羥基乙基和2-氰基乙基，R7是乙醯基、甲基、乙基或正丁基，R2-R4互相獨立地分別是氫、甲基或乙基。
特別優選的1H-吡唑鎓離子(If)是以下這些，其中互相獨立地是，R1選自氫、甲基和乙基，R2、R3和R4選自氫和甲基，且R7選自乙醯基、甲基、乙基和正丁基。
特別優選的3H-吡唑鎓離子(Ig)是以下這些，其中互相獨立地是，R1選自氫、甲基和乙基，R2、R3和R4選自氫和甲基，且R7選自乙醯基、甲基、乙基和正丁基。
特別優選的4H-吡唑鎓離子(Ih)是以下這些，其中互相獨立地是，R1-R4選自氫和甲基，且R7選自乙醯基、甲基、乙基和正丁基。
特別優選的1-二氫化吡唑鎓離子(Ii)是以下這些，其中互相獨立地是，R1-R6選自氫和甲基，且R7選自乙醯基、甲基、乙基和正丁基。
特別優選的2-二氫化吡唑鎓離子(Ij)是以下這些，其中互相獨立地是，R1選自氫、甲基、乙基和苯基，R7選自乙醯基、甲基、乙基和正丁基，且R2-R6選自氫和甲基。
特別優選的3-二氫化吡唑鎓離子(Ik)是以下這些，其中互相獨立地是，
R1和R2選自氫、甲基、乙基和苯基，R7選自乙醯基、甲基、乙基和正丁基，且R3-R6選自氫和甲基。
特別優選的咪唑啉鎓離子(Il)是以下這些，其中互相獨立地是，R1和R2選自氫、甲基、乙基、正丁基和苯基，R7選自乙醯基、甲基、乙基和正丁基，且R3和R4選自氫、甲基和乙基，R5和R6選自氫和甲基。
特別優選的咪唑啉鎓離子(Im)是以下這些，其中互相獨立地是，R1和R2選自氫、甲基和乙基，R7選自乙醯基、甲基、乙基和正丁基，且R3-R6選自氫和甲基。
特別優選的咪唑啉鎓離子(In)是以下這些，其中互相獨立地是，R1、R2和R3選自氫、甲基和乙基，R7選自乙醯基、甲基、乙基和正丁基，且R4-R6選自氫和甲基。
特別優選的噻唑鎓離子(Io)或噁唑鎓離子(Ip)是以下這些，其中互相獨立地是，R1選自氫、甲基、乙基和苯基，R7選自乙醯基、甲基、乙基和正丁基，且R2和R3選自氫和甲基。
特別優選的1，2，4-三唑鎓離子(Iq)和(Ir)是以下這些，其中互相獨立地是，R1和R2選自氫、甲基、乙基和苯基，R7選自乙醯基、甲基、乙基和正丁基，且R3選自氫、甲基和苯基。
特別優選的1，2，3-三唑鎓離子(Is)和(It)是以下這些，其中互相獨立地是，
R1選自氫、甲基和乙基，R7選自乙醯基、甲基、乙基和正丁基，且R2和R3選自氫和甲基，或者R2和R3一起是1，4-亞丁-1，3-二烯基，其它全部是氫。
特別優選的吡咯烷鎓離子(Iu)是以下這些，其中互相獨立地是，R1和R7選自乙醯基、甲基、乙基和正丁基，且R2、R3、R4和R5分別是氫。
特別優選的銨離子(Iv)是以下這些，其中互相獨立地是，R7選自乙醯基、甲基、乙基和正丁基，且R1、R2和R3選自甲基、乙基、正丁基、2-羥基乙基、苄基和苯基。
特別優選的鏻離子(Iw)是以下這些，其中互相獨立地是，R7選自乙醯基、甲基、乙基和正丁基，且R1、R2和R3選自苯基、苯氧基、乙氧基和正丁氧基。
其中，優選銨、鏻、吡啶鎓和咪唑鎓離子。
特別優選的陽離子是1，2-二甲基吡啶鎓、1-甲基-2-乙基吡啶鎓、1-甲基-2-乙基-6-甲基吡啶鎓、N-甲基吡啶鎓、1-丁基-2-甲基-吡啶鎓、1-丁基-2-乙基吡啶鎓、1-丁基-2-乙基-6-甲基吡啶鎓、N-丁基-吡啶鎓、1-丁基-4-甲基吡啶鎓、1，3-二甲基咪唑鎓、1，2，3-三甲基咪唑鎓、1-正丁基-3-甲基咪唑鎓、1，3，4，5-四甲基咪唑鎓、1，3，4-三甲基咪唑鎓、2，3-二甲基咪唑鎓、1-丁基-2，3-二甲基咪唑鎓、3，4-二甲基咪唑鎓、2-乙基-3，4-二甲基咪唑鎓、3-甲基-2-乙基咪唑、3-丁基-1-甲基咪唑鎓、3-丁基-1-乙基咪唑鎓、3-丁基-1，2-二甲基咪唑鎓、1，3-二正丁基咪唑鎓、3-丁基-1，4，5-三甲基咪唑鎓、3-丁基-1，4-二甲基咪唑鎓、3-丁基-2-甲基咪唑鎓、1，3-二丁基-2-甲基咪唑鎓、3-丁基-4-甲基咪唑鎓、3-丁基-2-乙基-4-甲基咪唑鎓和3-丁基-2-乙基咪唑鎓、1-甲基-3-辛基咪唑鎓、1-癸基-3-甲基咪唑鎓。
尤其優選1-丁基-4-甲基吡啶鎓、1-正丁基-3-甲基咪唑鎓和1-正丁基-3-乙基咪唑鎓。
陰離子一般是任何陰離子。
優選的陰離子是滷素F-、Cl-、Br-、I-、乙酸根CH3COO-、三氟乙酸根CF3COO-、三氟甲磺酸根CF3SO3-、硫酸根SO42-、硫酸氫根HSO4-、甲基硫酸根CH3OSO3-、乙基硫酸根C2H5OSO3-、亞硫酸根SO32-、亞硫酸氫根HSO3-、氯代鋁酸根AlCl4-、Al2Cl7-、Al3Cl10-、四溴鋁酸根AlBr4-、亞硝酸根NO2-、硝酸根NO3-、氯代銅酸根CuCl2-、磷酸根PO43-、磷酸氫根HPO42-、磷酸二氫根H2PO4-、碳酸根CO32-、碳酸氫根HCO3-。
離子液體可以用於改善反應的轉化率和/或選擇性。此時，它們本身作為催化劑，或者作為適合的溶劑。更大領域的應用是將離子液體在分離操作中用作助劑。此時，它們可用於蒸餾(萃取蒸餾)、萃取、吸收或膜工藝。WO02/074718公開了離子液體作為添加劑用於沸點較窄或共沸混合物的分離的用途。它們還可作為傳熱介質或用於電池的電解質。這些用途分別導致離子液體被稀釋或汙染，因此必須對其加以加工或處理。
迄今為止，由於數量較少，離子液體的製備相對昂貴(約 )。在生產規模較大的情況下，成本可以是約 由於這些材料的成本仍然相對較高，因此希望或需要一種經濟的方法，用於製備能夠儘可能長時間地使用並能夠回收的離子液體。這通常是通過工藝操作中的循環物流而實現的。雜質、特別是高沸點雜質在這些循環物流中累積。通過清洗物流防止或至少降低濃度的上升而對其進行補償。排出的受汙染離子液體有相當的價值，因此試圖將其回收。
由於離子液體具有不可測量的蒸汽壓，所以從離子液體中分離出低沸點組分一般相對簡單。低沸點組分是通過簡單的蒸發或精餾分離的。
但是，人們發現從離子液體中分離高沸點雜質是個問題。此時，高沸點物質是難以通過蒸餾從離子液體中分離出來的物質。它們可以是不具有可測量蒸汽壓的聚合物或在室溫下僅具有低於約10毫巴、優選低於1毫巴的低蒸汽壓的物質。它們還可以是具有與離子液體的特別強相互作用的物質，因此，它們僅能不完全地從離子液體中分離。在這種情況下，不可能通過蒸發經濟地純化離子液體。
通過萃取從其它物質中分離離子液體是已知的。該方法可以在合成離子液體之後使用，例如在Wasserscheid和Welton的「Ionic liquid insynthesis」2003 WILEY-VCH Verlag，Weinheim(第17頁)中描述。缺點在於一般不可能尋找到適合的溶劑，並且由於混溶性間隙小而同樣不溶於萃取劑，因此在分離中損失了相當多的離子液體。因此，萃取主要適用於易溶於非極性(有機)溶劑中的非極性高沸點物質。這些溶劑事實上與大多數離子液體不混溶，並因此通常能夠相對容易地分離。但是，幹擾性雜質可能不能從IL中洗出。尤其在極性高沸點物質的情況下觀察到這一點。在這種情況下，需要使用與離子液體的混溶性較大的極性溶劑，但不希望的物質的損失(離子液體)隨即增加。
在Ind.Eng..Chem.Res.(2001)，40(1)，287-292中，Brennecke描述了另一種使用超臨界CO2純化離子液體的方法。但是，該方法在工程上相對複雜。
本發明的一個目的是尋找另一種純化含有離子液體的混合物的方法，該方法彌補了上述缺點，並可以實現在工藝工程上簡單的經濟地分離。
發明內容
我們已經發現，這一目的通過處理含有離子液體和其它物質的混合物的方法而實現，其中存在的物質是通過吸附分離法而分離出來的。
我們已經發現，對於實現本發明方法的分離而言，吸附分離技術是在工藝工程上簡單的經濟的變型。吸附分離技術通常包括將離子液體與固體(吸附劑)接觸，使雜質濃縮在吸附劑的表面上。按照這種方式，雜質的量得以降低，或者可以從離子液體中將雜質完全分離。特別適用於本發明方法的吸附分離法是色譜法、吸附法和離子交換法，以下進行更為詳細的描述。
附圖簡述
圖1是本發明中採用色譜法處理離子液體的實施方案的示意圖。
本發明的具體實施方式
色譜法本方法見圖1的示例。此時，通過注射器(1)將被汙染的離子液體注入連續流動的溶劑流，並傳遞至色譜柱(2)。在那裡，離子液體和雜質吸附於固定相(吸附劑)的表面上。本領域技術人員可以通過常規實驗選擇溶劑和吸附劑，使得離子液體和雜質的吸附強度不同。這導致各種物質通過塔的移動速率不同。如果塔足夠長且分離因子足夠大，發生基線分離，那麼通過轉換閥門可以使組分互相分離並單獨存在於溶劑中。
在色譜分離後，從離子液體中分離溶劑。這可以通過已知的分離操作諸如蒸發或結晶而進行。
已經發現，適合的固定相可以是例如矽膠、反相矽膠、分子篩、沸石、氧化鋁、酸性和鹼性離子交換劑。溶劑應當能與離子液體混溶。具體而言，適合的溶劑是相對極性的溶劑，諸如水、丙酮、甲醇、乙醇、丙醇、乙腈及其混合物。
除此處描述的間歇色譜法之外，還可以使用連續色譜分離法，例如模擬逆流色譜法。在該色譜法中，不再經注射器非連續地加入待純化的離子液體，而是連續加入。純化的離子液體和雜質同樣從裝置中連續除去。這種裝置的運行方式是現有技術，描述在例如Y.Beste，「SimulierteGegenstromchromatographre für Mehrkomponenten-und kinetischkontrollierte systeme」，progress report VDI.No.712中。適合的吸附劑和溶劑是與上述那些相同的材料。
吸附法或離子交換法與色譜法相反，此時有利地不需要使用溶劑與離子液體接觸，並且有時也不需要通過蒸發步驟從溶劑中分離。在吸附或離子交換的情況下，直接將被其它物質汙染的離子液體通過含吸附劑(在塔中是粉末形式)或離子交換樹脂的塔。優選的吸附劑是吸附劑樹脂、活性炭、沸石、氧化鋁、分子篩或矽膠以及反相矽膠。在吸附劑的情況下，雜質吸附在固定相(吸附劑)上，或者在離子交換的情況下，雜質通過電相互作用連接至離子交換樹脂。離子液體以純化的形式離開塔。
可以在使用一次後廢棄固定相，但優選將其進行純化並再使用。為此，使用適合的再生介質諸如蒸汽、溶劑、酸或鹼(在室溫或更高溫度下)將固定相再生。隨後僅需要廢棄再生介質和其中存在的雜質。
吸附和離子交換可以間歇(即，固定床連續地穿過全部各個步驟)、半連續(即兩個固定床交替操作)或全連續(具有16-32個塔和多口閥的圓盤傳送排列)進行。
固定相可以以固定床、懸浮床或流化床形式存在。
本發明的方法提供了一種在工藝工程上簡單的從混合物中分離純淨形式的離子液體的經濟方式。因此，可以處理以適合的方式在許多方法中得到的含離子液體的混合物並將純化後的離子液體再次引入各個方法中。因此，離子液體的消耗顯著降低，得到的廢物流最小化，使得不但簡化了工藝，而且在經濟方面有所提高。本發明的方法特別適用於分離高沸點組分，所述高沸點組分經常使離子液體帶顏色和/或影響離子液體的性能和/或具有其它不利影響。
實施例實施例1擺動實驗使用的離子液體(IL)是硫酸氫1-甲基咪唑鎓。其基本上無色。在已經使用很多次之後，IL被汙染。首先其顏色變深，這是一種在升高的溫度下使用IL時經常觀察到的現象。此外，在蒸餾過程中出現很深的暗綠色。通過在旋轉蒸發器上蒸發，可以除去所有揮發性成分。這幾乎不改變顏色。顏色變得更濃。受汙染IL的XRF分析證明有大量的S。此外，還檢測出Al、Cr、Mg、Fe、Ni、Cu(＜1000ppm)。
在擺動實驗中，將25ml這種被汙染的IL分別與各種吸附劑中的一種接觸24小時。隨後過濾液體。濾液與初始樣品的對比表明顏色明顯變淺。並因此證明了在所有情況下明顯的純化效果。試驗了矽膠、吸附樹脂、離子交換劑、活性炭和氧化鋁。純化效果在氧化鋁的情況下較差，而在離子交換劑和吸附樹脂的情況下較好。活性炭的表現居中。通過變色定量純化效果。離子液體的綠色越淺，純化效果越好。
實施例2塔實驗使用填充了吸附樹脂(聚苯乙烯-二乙烯基苯共聚物)作為固定相的1×25cm塔。將去離子水作為洗脫液連續泵送通過含樹脂的塔。通過UV-VIS檢測器在塔的出口進行檢測。為了改善流動性，在注入前用水稀釋被汙染的IL。在各個情況下，向樹脂中重複注入最多200μl的IL，在220nm得到對稱峰，而在430nm未檢測到峰。在無塔的情況下向體系中注入時，在兩個波長下均檢測到峰。這表明帶顏色的物質被吸附在樹脂上。
在注入後，用異丙醇代替水作為溶劑。在430nm下觀察到在異丙醇峰之前有一個清晰可見的高峰，這證明了帶顏色的物質被解吸。使用其它極性小於水的溶劑也可以由塔實現類似的解吸。例如，使用乙醇和甲醇也成功進行了解吸實驗。
對比實施例使用受汙染離子液體的相同原料溶液進行萃取實驗。為此，將25g離子液體與25g正己烷混合，並在室溫下攪拌數小時。在停止混合後，兩相再次分離。上面的相(正己烷)保持澄清和無色，下面的相(離子液體)未改變。因此，沒有發生純化。
權利要求
1.一種處理含離子液體和其它物質的混合物的方法，其中通過吸附分離法將存在的物質分離。
2.權利要求1的方法，其中分離是通過離子交換進行的。
3.權利要求1的方法，其中分離是通過色譜法進行的。
4.權利要求3的方法，其中分離是通過連續色譜法進行的。
5.權利要求1-4任一項的方法，其中極性的高沸點化合物被分離出來。
6.權利要求1-5任一項的方法，其中使用水、甲醇、乙醇、1-丙醇或異丙醇或其混合物作為溶劑。
7.權利要求1-6任一項的方法，其中使用反相矽膠、樹脂、離子交換劑、沸石、氧化鋁或活性炭作為固定相。
全文摘要
本發明涉及一種用於處理含離子液體和其它物質的混合物的方法，其中通過吸附分離法將存在的物質分離。
文檔編號B01D15/36GK1531988SQ20041000885
公開日2004年9月29日 申請日期2004年3月24日 優先權日2003年3月25日
發明者Y·A·貝斯特, Y A 貝斯特, J·奇普裡安, 綻鋨, S·莫勒 申請人:巴斯福股份公司