專(zhuān)利名稱(chēng)：一種混合溶液中離子液體的回收純化方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種離子液體的回收純化方法，尤其是涉及一種混合溶液中離子液體的回收純化方法。
背景技術(shù)：
離子液體是指全部由陰陽(yáng)離子組成的液體。在室溫或室溫附近溫度下呈液態(tài)的由離子構(gòu)成的物質(zhì)，稱(chēng)為室溫離子液體(Room temperature ionic liquids, RTILs)。離子液體作為一種室溫或近室溫條件下熔融的鹽，由于其具有非揮發(fā)性、良好的離子導(dǎo)電性與導(dǎo)熱性、高熱容及高熱穩(wěn)定性，選擇性溶解力等特點(diǎn)，使得離子液體成為目前化學(xué)化工領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)之一。在生物催化方面也備受關(guān)注，更重要的是離子液體的“可設(shè)計(jì)”性，通過(guò)改變離子液體的陰陽(yáng)離子來(lái)設(shè)計(jì)不同的離子液體，從而能夠更好的適用于目標(biāo)反應(yīng)，顯示了其更為廣闊的應(yīng)用前景。近年來(lái)開(kāi) 始應(yīng)用于纖維素材料的開(kāi)發(fā)中，取得了初步研究進(jìn)展。纖維素是地球上含量最多的天然有機(jī)物，全球每年的產(chǎn)量為1000-1500億噸，秸桿等天然纖維素材料這樣豐富的可再生資源備受人們關(guān)注。然而天然生物質(zhì)材料在制備燃料過(guò)程中存在一種主要困難，天然纖維素中存在著較高的結(jié)晶度和分子間與分子內(nèi)存在大量的氫鍵，導(dǎo)致其不溶于普通溶劑，這已成為纖維素材料應(yīng)用的最大障礙之一。因此目前人們正在尋找新型綠色的纖維素材料的溶劑，以期破壞纖維素材料的緊密結(jié)構(gòu)達(dá)到高效利用天然纖維素材料的目的。離子液體是綠色的溶劑，而且離子液體處理過(guò)的纖維素材料易于酶解，因此離子液體預(yù)處理纖維素材料的研究成為目前的研究熱點(diǎn)。近3年來(lái)人們開(kāi)發(fā)了離子液體體系中纖維素酶原位酶解技術(shù)。離子液體體系中纖維素酶原位酶解技術(shù)的應(yīng)用首先采用離子液體預(yù)處理纖維素材料，然后不分離離子液體，將纖維素酶加入離子液體/纖維素體系中進(jìn)行原位酶解。原位酶解技術(shù)減少了工藝步驟，避免了纖維素原料在操作過(guò)程中的損失，這項(xiàng)技術(shù)以天然植物纖維中生物量全利用為目的，是對(duì)預(yù)處理技術(shù)的深化和提升。但與傳統(tǒng)的有機(jī)溶劑相比，離子液體的價(jià)格相對(duì)比較高。如果可以回收利用的話，就可以降低成本，增加其可應(yīng)用性。另外，雖然離子液體對(duì)大氣沒(méi)有污染，但會(huì)因其潛在的毒性和不可生物降解性造成嚴(yán)重的水體污染，因此離子液體的回收顯得尤為重要。專(zhuān)利200819200367.2采用了離子交換樹(shù)脂和納濾方法回收離子液體，效率較低，難以進(jìn)行大規(guī)模應(yīng)用。專(zhuān)利號(hào):200910093300.8采用氧化鋁柱層析的方法回收離子液體，同樣存在回收費(fèi)時(shí)，效率低的問(wèn)題。專(zhuān)利號(hào):200910093300.8同時(shí)采用了雙水相的方法回收離子液體，但是雙水相應(yīng)用過(guò)程中糖類(lèi)、蛋白類(lèi)等雜質(zhì)很難與離子液體分開(kāi)，導(dǎo)致回收的離子液體純度較低。因此需要開(kāi)發(fā)新的離子液體回收方法，快速、高效地回收并純化離子液體。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種將離子液體從混合溶液中快速高效的回收并純化的方法。
為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為:一種混合溶液中離子液體的回收純化方法，所述方法利用反膠束體系對(duì)混合溶液進(jìn)行萃取，從而得到純化的離子液體。其中，包括如下步驟:1)制備所需的反膠束體系；2)將反膠束體系加入混合溶液中，利于反膠束體系對(duì)混合溶液進(jìn)行萃取，取出被萃取溶液；3 )對(duì)被萃取溶液蒸餾即得純化的離子液體。其中，所述反膠束體系為T(mén)riton X-100/二甲苯、正己醇反膠束體系或AOT/異辛烷反膠束體系或CTAB/異辛烷/正己醇反膠束體系中的任意一種。其中，所述混合溶液中離子液體的濃度為5.0-30% (v/v)。其中，所述混合溶液的pH為2.0-10。其中，所述反膠束體系與所述混合溶液的體積比為I 3:1。在反膠束體系內(nèi)部，由于表面活性劑具有親水性和親油性頭基,親油性、親水性基團(tuán)間分別相互聚集形成一個(gè)“極性核 ”，水分子可以聚集到該極性核中形成一個(gè)納米大小的“水池”，該“水池”可以增溶水和親水性的酶等水溶性物質(zhì)。由于反膠束體系中存在微小的“水池”結(jié)構(gòu)，能夠使酶蛋白溶解在其中，同時(shí)“水池”周?chē)哂杏H水性基團(tuán)和水層可以保護(hù)酶蛋白的天然構(gòu)象，以及在酶蛋白與表面活性劑的靜電作用下，將酶蛋白萃取進(jìn)入“水池”結(jié)構(gòu)中達(dá)到反萃，然后在以同樣的原理將酶反萃回水相以達(dá)到純化酶的目的。同時(shí)制取反膠束體系的材料價(jià)格低廉，并且可以重復(fù)使用，對(duì)酶蛋白保持較高的酶活力及萃取率，因此利用反膠束體系可以解決離子液體中酶等蛋白類(lèi)雜質(zhì)的去除問(wèn)題，從而使離子液體純化。有益效果:本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點(diǎn)是:本發(fā)明的離子液體回收方法回收效率高、成本低、得到的離子液體純度高，且液液萃取有利于大規(guī)模應(yīng)用，適于工業(yè)化生產(chǎn)；并且在回收離子液體的同時(shí)，使其他雜質(zhì)與離子液體分開(kāi)，有利于其他物質(zhì)例如蛋白質(zhì)類(lèi)物質(zhì)的回收利用。


圖1為新合成的離子液體和采用本發(fā)明提供的方法回收的相同的離子液體的紅外光譜圖。其中，“一”為新合成的離子液體1-甲基-3-甲基咪唑二乙基磷酸鹽([MMM]DEP)的紅外光譜圖；“一一”為采用本發(fā)明的方法回收得到的離子液體1-甲基-3-甲基咪唑二乙基磷酸鹽([MMM] DEP)的紅外光譜圖。
具體實(shí)施例方式根據(jù)下述實(shí)施例，可以更好地理解本發(fā)明。然而，本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，實(shí)施例所描述的內(nèi)容僅用于說(shuō)明本發(fā)明，而不應(yīng)當(dāng)也不會(huì)限制權(quán)利要求書(shū)中所詳細(xì)描述的本發(fā)明。實(shí)施例1I)離子液體/纖維素酶原位降解秸桿工藝:利用離子液體1-乙基-3-甲基咪唑二乙基磷酸鹽[EMM]DEP在130°C條件下處理玉米秸桿，冷卻后在離子液體中加入水和纖維素酶酶粉，用氨水調(diào)節(jié)PH=2.0，使離子液體的終濃度為5.0% (v/v)，纖維素酶的終濃度為12.5FPU/mL。2)反膠束體系的構(gòu)建:吸取2ml 二甲苯和4ml正己醇于試管中互溶，稱(chēng)取
0.97gTriton X-100溶液溶于二甲苯、正己醇混合液中，并震蕩試管，充分震蕩試管直至試管底部沒(méi)有無(wú)色透明分層液體，且混合溶液為澄清透明，然后向混合液中加入27 μ mlρΗ=5.8的酶緩沖溶液，則得至Ij ω 0=1, 250mmol/L的Triton X-1OO/ 二甲苯、正己醇(1:2, v/V)反膠束溶液。3)反膠束體系回收純化離子液體/纖維素酶體系中的離子液體:利用反膠束體系對(duì)纖維素酶和離子液體(5.0%，v/v)混合體系中的纖維素酶進(jìn)行去除，其中反膠束溶液的加入量與離子液體/纖維素酶溶液的體積比為1:1，然后取出被萃取溶液(即中間相及下相溶液)，對(duì)中間相及下相溶液反復(fù)萃取三次后，進(jìn)行蒸餾除去水分，得到純化的離子液體。
對(duì)蒸餾后的離子液體進(jìn)行體積和含量的檢測(cè):將蒸餾后的離子液體稀釋后在210nm條件下測(cè)吸光值，離子液體的回收率達(dá)到97%，并且通過(guò)驗(yàn)證，離子液體可繼續(xù)用于纖維素的預(yù)處理。并且將離子液體與酶分離，也有利于酶的回收。實(shí)施例2I)離子液體/纖維素酶原位酶解秸桿工藝:利用離子液體1-甲基-3-甲基咪唑二乙基磷酸鹽([MMM]DEP)在100°C條件下處理甘蔗渣，冷卻后在離子液體中加入檸檬酸緩沖液和纖維素酶酶粉，調(diào)節(jié)PH=4.8，使離子液體的終濃度為20% (v/v),纖維素酶的終濃度為 13FPU/mL。2)反膠束體系的構(gòu)建:稱(chēng)取2.2228g 丁二酸二異辛酯磺酸鈉(AOT)于燒杯中，用2，2，4-三甲基戊烷(異辛烷)溶解，移入IOOml容量瓶中定容，充分震蕩至瓶中溶液為無(wú)色透明，然后滴入0.9g蒸餾水，則得到coo=10，50mmOl/L的AOT/異辛烷反膠束體系。3)反膠束體系回收離子液體:利用反膠束體系對(duì)纖維素酶和離子液體(20%，v/v)混合體系中的纖維素酶進(jìn)行去除，其中反膠束溶液的加入量與離子液體/纖維素酶溶液的體積比為3:1，然后取出被萃取溶液(即中間相及下相溶液)，對(duì)中間相及下相溶液反復(fù)萃取三次后，進(jìn)行蒸餾除去水分，得到純化的離子液體。對(duì)蒸餾后的離子液體進(jìn)行體積和含量的檢測(cè):將蒸餾后的離子液體稀釋后在210nm條件下測(cè)吸光值，離子液體的回收率達(dá)到98%，并且通過(guò)驗(yàn)證，離子液體可繼續(xù)用于纖維素的預(yù)處理。并且將離子液體與酶分離，也有利于酶的回收。實(shí)施例3I)離子液體/纖維素酶原位酶解秸桿工藝:利用離子液體1-甲基-3-甲基咪唑二乙基磷酸鹽([MMM]DEP)在100°C條件下處理甘蔗渣，冷卻后在離子液體中加入檸檬酸緩沖液和纖維素酶酶粉，調(diào)節(jié)PH=10，使離子液體的終濃度為30% (v/v),纖維素酶的終濃度為 13FPU/mL。2)反膠束體系的構(gòu)建:稱(chēng)取0.25g的CTAB，加入有機(jī)溶劑(異辛烷加量為6.5mL,正己醇加量為0.2mL),形成乳濁液，然后邊振蕩邊加入pH7.5的含酶磷酸緩沖液
0.15ml使之形成均一透明澄清的o0=12，100mm0l/L的CTAB/異辛烷/正己醇反膠束體系。3)反膠束體系回收離子液體:利用反膠束體系對(duì)纖維素酶和離子液體(30%，v/v)混合體系中的纖維素酶進(jìn)行去除，其中反膠束溶液的加入量與離子液體/纖維素酶溶液的體積比為2:1，然后取出被萃取溶液(即中間相及下相溶液)，對(duì)中間相及下相溶液反復(fù)萃取三次后，進(jìn)行蒸餾除去水分，得到純化的離子液體。對(duì)蒸餾后的離子液體進(jìn)行體積和含量的檢測(cè):將蒸餾后的離子液體稀釋后在210nm條件下測(cè)吸光值，離子液體的回收率達(dá)到99%，并且通過(guò)驗(yàn)證，離子液體可繼續(xù)用于纖維素的預(yù)處理。并且將離子液體與酶分離，也有利于酶的回收。如圖1所示，回收前后離子液體1-甲基-3-甲基咪唑二乙基磷酸鹽([MMM]DEP)的官能團(tuán)并未發(fā)生變化 ，沒(méi)有影響離子液體的結(jié)構(gòu)。
權(quán)利要求
1.一種混合溶液中離子液體的回收純化方法，其特征在于:所述方法利用反膠束體系對(duì)混合溶液進(jìn)行萃取，從而得到純化的離子液體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種混合溶液中離子液體的回收純化方法，其特征在于:包括如下步驟:1)制備所需的反膠束體系；2)將反膠束體系加入混合溶液中，利于反膠束體系對(duì)混合溶液進(jìn)行萃取，得到被萃取溶液；3)對(duì)被萃取溶液蒸餾即得純化的離子液體。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述一種混合溶液中離子液體的回收純化方法，其特征在于:所述反膠束體系為T(mén)riton X-100/二甲苯、正己醇反膠束體系或AOT/異辛烷反膠束體系或CTAB/異辛烷/正己醇反膠束體系中的任意一種。
4.根據(jù) 權(quán)利要求2所述一種混合溶液中離子液體的回收純化方法，其特征在于:所述混合溶液中離子液體的濃度為5.0-30% (v/v)0
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述一種混合溶液中離子液體的回收純化方法，其特征在于:所述混合溶液的PH為2.0-10。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述一種混合溶液中離子液體的回收純化方法，其特征在于:所述反膠束體系與所述混合溶液的體積比為I 3:1。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種混合溶液中離子液體的回收純化方法，所述方法利用反膠束體系對(duì)混合溶液進(jìn)行萃取，從而得到純化的離子液體。該方法包括如下步驟1)制備所需的反膠束體系；2)將反膠束體系加入混合溶液中，利于反膠束體系對(duì)混合溶液進(jìn)行萃取，得到被萃取溶液；3)將被萃取溶液蒸餾即得純化的離子液體。本發(fā)明的離子液體回收方法回收效率高、成本低、得到的離子液體純度高，且液液萃取有利于大規(guī)模應(yīng)用，適于工業(yè)化生產(chǎn)；并且在回收離子液體的同時(shí)，使其他雜質(zhì)與離子液體分開(kāi)，有利于其他物質(zhì)例如蛋白質(zhì)類(lèi)物質(zhì)的回收利用。
文檔編號(hào)C07D233/58GK103214419SQ20131013578
公開(kāi)日2013年7月24日 申請(qǐng)日期2013年4月18日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月18日
發(fā)明者李強(qiáng), 馮圓圓, 季更生, 唐玉斌 申請(qǐng)人:江蘇科技大學(xué)