專(zhuān)利名稱(chēng)：一種離子液體的凈化方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及液體的分離和提純，具體涉及離子液體的凈化方法，尤其是從離子液體中去除揮發(fā)性雜質(zhì)的方法。
背景技術(shù)：
離子液體是指在室溫或室溫附近呈液態(tài)的，由有機(jī)陽(yáng)離子和無(wú)機(jī)或有機(jī)陰離子構(gòu)成的鹽。由于離子液體具有近零蒸汽壓、寬電化學(xué)窗口、寬液程、良好的導(dǎo)電和導(dǎo)熱性以及可設(shè)計(jì)性等諸多優(yōu)點(diǎn)，近年來(lái)受到了廣泛的關(guān)注，被應(yīng)用于催化、合成、分離萃取、電化學(xué)等諸多領(lǐng)域。通常在離子液體的合成過(guò)程中會(huì)使用大量的水或者有機(jī)溶劑，并且離子液體對(duì)水分和有機(jī)溶劑具有較強(qiáng)的吸附性，這導(dǎo)致了目標(biāo)離子液體的純度不高。離子液體的純度直接影響其物理化學(xué)性能以及在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用。因此深入研究離子液體的凈化處理方法，對(duì)于離子液體的應(yīng)用具有重大意義。傳統(tǒng)的凈化離子液體的方法是加熱低壓蒸餾法。通過(guò)將離子液體置于真空干燥箱內(nèi)，在一定溫度和真空度條件下，以熱傳導(dǎo)的方式將熱量傳遞到整個(gè)離子液體空間，使揮發(fā)性雜質(zhì)通過(guò)擴(kuò)散從離子液體中揮發(fā)出來(lái)實(shí)現(xiàn)凈化。但是這種方法無(wú)法獲取高純度的離子液體，并且凈化所耗時(shí)間長(zhǎng)，效率低，而且熱傳導(dǎo)是熱量由外向內(nèi)傳遞的過(guò)程，易導(dǎo)致離子液體整體溫度分布不均和局部溫度過(guò)高，造成離子液體的熱分解。專(zhuān)利CN101003510A公開(kāi)了一種利用分子蒸餾技術(shù)提純離子液體，從離子液體中去除揮發(fā)性有機(jī)雜質(zhì)的方法。先將粗離子液體預(yù)熱到25 50°C，然后加入到分子蒸餾裝置中，調(diào)整壓強(qiáng)在IPa lOOPa，在50 150°C的溫度下進(jìn)行分子蒸餾，收集重組分即為提純后的離子液體。分子蒸餾是一種在高真空下操作的蒸餾方法，這時(shí)蒸氣分子的平均自由程大于蒸發(fā)表面與冷凝表面之間的距離，從而可利用料液中各組分蒸發(fā)速率的差異，對(duì)液體混合物進(jìn)行分離。此方法需要對(duì)離子液體進(jìn)行預(yù)熱，對(duì)真空度要求高，所采用的設(shè)備復(fù)雜，并且，純化過(guò)程需要對(duì)蒸餾的離子液體重新收集。另外，其提純純度在99%左右，從實(shí)施例可以看出，其提純后甲基咪唑含量在4. 98%以上，效果不太理想。因此，如何高效地凈化離子液體已經(jīng)成為離子液體在各領(lǐng)域應(yīng)用過(guò)程中亟需解決的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種離子液體的凈化方法，以提高各種揮發(fā)性雜質(zhì)的去除效率，縮短凈化時(shí)間，降低能量消耗。為達(dá)到上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種離子液體的凈化方法，將待凈化的離子液體放置于微波裝置中，進(jìn)行微波輻射，使揮發(fā)性雜質(zhì)從離子液體中揮發(fā)出來(lái)，實(shí)現(xiàn)離子液體的凈化；其中，微波輻射的功率為5 500瓦，壓強(qiáng)為O. 01 10兆帕，溫度為
O 300。。。
上述技術(shù)方案中，將含有揮發(fā)性雜質(zhì)的離子液體放于微波裝置中，在適當(dāng)?shù)膲簭?qiáng)、功率和溫度下進(jìn)行微波輻射，利用離子液體的近零蒸汽壓特性，使離子液體與揮發(fā)性雜質(zhì)在短時(shí)間內(nèi)分離、雜質(zhì)擴(kuò)散揮發(fā)，實(shí)現(xiàn)離子液體的凈化。所述離子液體可以是咪唑類(lèi)離子液體、吡啶類(lèi)離子液體、哌啶型離子液體、嗎啉型離子液體、季胺類(lèi)離子液體、季磷類(lèi)離子液體、醇胺類(lèi)離子液體、胍鹽類(lèi)離子液體、噻唑類(lèi)離子液體、多元胺類(lèi)離子液體、三氮唑類(lèi)離子液體、吡咯啉類(lèi)離子液體、噻咯啉類(lèi)離子液體、苯并三氮唑類(lèi)離子液體。所述揮發(fā)性雜質(zhì)包括水、有機(jī)溶劑、或者合成離子液體過(guò)程中未完全反應(yīng)的反應(yīng)物。有機(jī)溶劑可以是乙醇、甲醇、丙酮、乙腈、乙酸乙酯、甲酸、四氫呋喃、二甲亞砜、乙醚、二氯甲烷、三氯甲烷及其混合物。優(yōu)選的技術(shù)方案，微波輻射的功率為20 100瓦，壓強(qiáng)為O. 01 O.1兆帕，溫度為 5 120°C。上述技術(shù)方案中，微波福射的時(shí)間為O.1 24小時(shí)。優(yōu)選為O. 5 2小時(shí)。上述技術(shù)方案中，微波的頻率為I IOGHz。優(yōu)選為2. 45GHz。其中，微波輻射的方式為連續(xù)輻射或脈沖輻射方式。微波輻射的過(guò)程中不攪拌離子液體?；蛘?，微波輻射的過(guò)程中采用電磁攪拌或機(jī)械攪拌方法攪拌離子液體。本發(fā)明利用微波輻射凈化離子液體的原理如下離子液體是由有機(jī)陽(yáng)離子和無(wú)機(jī)或有機(jī)陰離子構(gòu)成的，在微波輻射產(chǎn)生的高頻微波電場(chǎng)中，構(gòu)成離子液體的正、負(fù)離子分別向陰、陽(yáng)極遷移，離子每秒運(yùn)動(dòng)方向改變幾十億次，異性離子之間頻繁碰撞、摩擦，吸收微波能量轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，達(dá)到一定溫度時(shí)，揮發(fā)性雜質(zhì)揮發(fā)，利用離子液體的近零蒸汽壓的特性，從而實(shí)現(xiàn)離子液體的凈化。由于上述技術(shù)方案運(yùn)用，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點(diǎn)1.本發(fā)明提供了一種微波輻射凈化離子液體的方法，利用微波極強(qiáng)的穿透性，對(duì)離子液體整體進(jìn)行均勻加熱，有效提高揮發(fā)性雜質(zhì)的擴(kuò)散和揮發(fā)能力，提高了凈化效率，同時(shí)避免了離子液體的分解。2.本發(fā)明可以在顯著縮短凈化時(shí)間的條件下提高離子液體的純度，降低了能量消耗。3.本發(fā)明所提供的技術(shù)方案中，在微波輻射的同時(shí)進(jìn)行攪拌，提高了揮發(fā)性雜質(zhì)的擴(kuò)散和揮發(fā)效率，進(jìn)一步提高揮發(fā)性雜質(zhì)的去除能力。4.與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明凈化效果有明顯提高，凈化后的離子液體中，水和有機(jī)雜質(zhì)的含量均在O. 36%以下。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述
實(shí)施例1 :氯化1- 丁基-3-甲基咪唑離子溶液中水分的去除
取50g水含量為3. 7wt %的氯化1- 丁基-3-甲基咪唑置于微波裝置中，設(shè)定溫度為100°C，功率為50W，輻射的同時(shí)抽真空，保持壓強(qiáng)為O. 05MPa。微波連續(xù)輻射15分鐘后利用卡爾費(fèi)休水分測(cè)定儀測(cè)量，離子液體中水分質(zhì)量含量降至O. 09%。實(shí)施例2 :三己基(四癸基)膦雙(三氟甲基磺酰)氨離子溶液中乙醇的去除 取IOOg乙醇含量為5.9 的三己基(四癸基)膦雙(三氟甲基磺酰)氨置于微波裝置中，設(shè)定溫度為80°C，功率為40W，輻射的同時(shí)進(jìn)行電磁攪拌和抽真空，保持壓強(qiáng)為O.1MPa0微波連續(xù)輻射10分鐘后利用液質(zhì)連用儀測(cè)量離子液體中乙醇質(zhì)量含量降至O. 02%。實(shí)施例3 :1_ 丁基-3-甲基咪唑?qū)妆交撬猁}離子溶液中1-甲基咪唑的去除
取Ikgl-甲基咪唑含量為11.3被％的1-丁基-3-甲基咪唑?qū)妆交撬猁}置于微波裝置中，設(shè)定溫度為200°C，功率為250W，輻射的同時(shí)進(jìn)行機(jī)械攪拌和抽真空，保持壓強(qiáng)為
O.OlMPa0微波連續(xù)輻射40分鐘后利用液質(zhì)連用儀測(cè)量離子液體中1_甲基咪唑質(zhì)量含量降至O. 36%。實(shí)施例4 :溴化N-甲基，丙基哌啶離子溶液中乙酸乙酯的去除
取200g乙酸乙酯含量為2.1 wt %的溴化N-甲基，丙基哌啶置于微波裝置中，設(shè)定溫度為80°C，功率為80W，輻射的同時(shí)進(jìn)行電磁攪拌和抽真空，保持壓強(qiáng)為O. 05MPa。采用脈沖微波輻射，每次輻射I分鐘，間歇30秒，輻射5個(gè)周期后利用液質(zhì)連用儀測(cè)量離子液體中乙酸乙酯質(zhì)量含量降至O. 13%。由于不同的測(cè)量方法獲得的雜質(zhì)含量數(shù)值可能會(huì)有較大差異，為使實(shí)施例具備可信度，建議在實(shí)施例中給出雜質(zhì)含量的測(cè)量方法。
權(quán)利要求
1.一種離子液體的凈化方法，其特征在于將待凈化的離子液體放置于微波裝置中，進(jìn)行微波輻射，在一定壓強(qiáng)下使揮發(fā)性雜質(zhì)從離子液體中揮發(fā)出來(lái)，實(shí)現(xiàn)離子液體的凈化；其中，微波輻射的功率為5 500瓦，壓強(qiáng)為0. 01 10兆帕，溫度為0 300°C。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離子液體的凈化方法，其特征在于微波輻射的功率為20 100瓦，壓強(qiáng)為0.01 10兆帕，溫度為5 120°C。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離子液體的凈化方法，其特征在于微波輻射的時(shí)間為0.1 24小時(shí)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的離子液體的凈化方法，其特征在于微波輻射的時(shí)間為0.5 2小時(shí)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離子液體的凈化方法，其特征在于微波的頻率為I IOGHz。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離子液體的凈化方法，其特征在于微波輻射的方式為連續(xù)輻射或脈沖輻射方式。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離子液體的凈化方法，其特征在于微波輻射的過(guò)程中不攪拌離子液體。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離子液體的凈化方法，其特征在于微波輻射的過(guò)程中采用電磁攪拌或機(jī)械攪拌方法攪拌離子液體。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種離子液體的凈化方法，其特征在于將待凈化的離子液體放置于微波裝置中，進(jìn)行微波輻射，同時(shí)進(jìn)行抽真空操作，使揮發(fā)性雜質(zhì)從離子液體中揮發(fā)出來(lái)，實(shí)現(xiàn)離子液體的凈化；其中，微波輻射的功率為5～500瓦，壓強(qiáng)為0.1～5000帕，溫度為0～300℃。本發(fā)明將含有揮發(fā)性雜質(zhì)的離子液體放置于微波裝置中，在適當(dāng)?shù)膲簭?qiáng)、功率和溫度下進(jìn)行微波輻射，利用離子液體的近零蒸汽壓特性，實(shí)現(xiàn)離子液體與揮發(fā)性雜質(zhì)在短時(shí)間內(nèi)的分離而達(dá)到凈化效果。與傳統(tǒng)的離子液體凈化方法相比，本方法可以顯著縮短凈化時(shí)間、提高凈化效率，并且避免了離子液體的分解。
文檔編號(hào)B01D3/00GK103041606SQ20121055110
公開(kāi)日2013年4月17日 申請(qǐng)日期2012年12月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月18日
發(fā)明者張孟, 潘革波, 李豐, 馬慧軍 申請(qǐng)人:蘇州錦富新材料股份有限公司, 中國(guó)科學(xué)院蘇州納米技術(shù)與納米仿生研究所