專利名稱：一種含有硫酸的離子液體再生的方法
技術領域：
本發明涉及離子液體再生的方法，具體而言，涉及一種含有硫酸的離子液體再生的方法。
背景技術：
離子液體是一種有機熔鹽，是由有機陽離子和無機或有機陰離子構成的、在室溫或近室溫下呈液態的鹽。它由傳統的高溫熔鹽演變而來，但相對于常規離子化合物來說，離子液體在室溫附近很寬的溫度范圍內呈液態。離子液體具有很多優良的性質液態溫度范圍寬，從低于或者接近室溫到300°C以上，具有良好的熱穩定性和化學穩定性；幾乎沒有蒸氣壓；離子液體的結構可調，性質可控；對很多有機和無機物質都表現出良好的溶解能力，可以溶解多種氣體，如C02、SO2,乙烯、乙烷等。離子液體被認為是與水和超臨界CO2 —樣的環境友好溶劑。目前，離子液體被廣泛應用于萃取分離、有機合成、電化學等許多領域，并在這些領域中顯示出了巨大的應用潛力。在萃取分離領域，尤其在分離SO2方面表現出了很好的應用前景。離子液體作為一種環境友好的綠色溶劑，在煙氣脫硫方面表現出了很好的效果，但是這些離子液體在脫硫過程中，由于氧氣的存在，造成了部分吸收的SO2被氧化，并且在水的作用下生成了硫酸，生成的硫酸在吸收結束后不能通過傳統的升溫、減壓等再生方法將其去除，導致硫酸在離子液體中大量富集。富集的硫酸使得離子液體對SO2的吸收量急劇下降，嚴重影響離子液體在煙氣脫硫方面的應用。因此，如何將生成的硫酸從離子液體中去除，實現離子液體的再生和重復利用，已經成為離子液體在脫硫方面的應用中刻不容緩的問題。

發明內容
本發明的目的是為了解決含有硫酸的離子液體的再生問題。本方法可以有效去除離子液體中含有的硫酸，實現離子液體的再生。本發明提供的含有硫酸的離子液體再生的方法是在O 150 1的溫度下，向含有硫酸的離子液體中加入氫氧化鈉、氫氧化鈣、氧化鈣或碳酸鈣等無機物，使硫酸與之反應形成硫酸鹽，生成的硫酸鹽固體從離子液體中析出，采用過濾或離心等方法脫除，從而實現含有硫酸的離子液體再生的方法。本發明的目的是采用如下技術方案來實現的
一種含有硫酸的離子液體再生的方法，該方法包括如下步驟向含有硫酸的離子液體中加入無機物，在O 150 °C，優選為20 100°C下反應，使得離子液體中的硫酸以固體硫酸鹽的形式從離子液體中脫出，從而得到不含硫酸的離子液體。上述方法還包括以過濾、離心或萃取，優選為過濾或離心的方法將形成的固體硫酸鹽從離子液體中除去的步驟。上述方法中，所述無機物包括堿金屬或堿土金屬氫氧化物、氧化物或碳酸鹽以及它們的組合。所述堿金屬或堿土金屬氫氧化物選自氫氧化鈉、氫氧化鈣和氫氧化鋇中的一種或幾種；所述堿金屬或堿土金屬氧化物選自氧化鈣和氧化鎂中的一種或幾種；所述堿金屬或堿土金屬碳酸鹽選自碳酸鈣和碳酸鈉中的一種或幾種。上述方法中，所述無機物選自氫氧化鈉、氧化鈣和碳酸鈣中的一種或幾種。上述方法中，所述離子液體包括胍鹽類離子液體、醇胺類離子液體、咪唑類離子液體、季銨鹽類離子液體、季膦鹽類離子液體、吡啶類離子液體、噻唑類離子液體、多元胺類離子液體、三氮唑類離子液體、吡咯啉類離子液體、噻唑啉類離子液體和苯并三氮唑類離子液體，優選為胍鹽類離子液體或醇胺鹽類離子液體，更優選為四甲基胍乳酸鹽或乙醇胺乳酸鹽。 上述方法中，添加的無機物的用量以離子液體中硫酸的摩爾量計，添加的無機物為氧化物、碳酸鹽以及堿土金屬的氫氧化物時，添加的無機物的用量與硫酸的摩爾量相同；當添加的無機物為堿金屬的氫氧化物時，添加的無機物用量為硫酸的摩爾量的兩倍。本發明提供的離子液體再生方法是基于這樣的原理離子液體中的硫酸通過與無機物反應生成硫酸鹽，利用硫酸鹽的高熔點、不溶或者微溶于水或者有機溶劑，以及離子液體的低熔點、易溶于水或者有機溶劑的特點，將離子液體與硫酸鹽分離開，從而將離子液體中的硫酸去除。本發明的方法有效地去除了離子液體中的硫酸，避免了離子液體脫硫過程中二氧化硫氧化產生的硫酸對離子液體脫硫的負面影響，實現了離子液體的再生。在本發明的一個具體實施方案中，本發明的再生方法的操作步驟如下
將氫氧化鈉、氧化鈣或碳酸鈣等無機物加入到含有硫酸的離子液體中，在O 150 V下反應，然后采用過濾或離心等方法將離子液體中的硫酸以硫酸鹽固體的形式從離子液體中脫除，從而實現含有硫酸的離子液體再生的方法。所述方法使用的無機物可以包括氫氧化鈉、氫氧化鈣、氫氧化鋇等堿金屬及堿土金屬氫氧化物，氧化鈣、氧化鎂等堿金屬及堿土金屬氧化物，碳酸鈣、碳酸鈉等堿金屬及堿土金屬碳酸鹽以及上述兩種或者兩種以上物質組成的混合物，優選為氫氧化鈉、氧化鈣或碳酸鈣。所述方法的反應溫度優選可以為20 100°C。所述離子液體可以包括胍鹽類離子液體、醇胺類離子液體、咪唑類離子液體、季銨鹽類離子液體、季膦鹽類離子液體、吡啶類離子液體、噻唑類離子液體、多元胺類離子液體、三氮唑類離子液體、吡咯啉類離子液體、噻唑啉類離子液體和苯并三氮唑類離子液體，優選為胍鹽類離子液體和醇胺鹽類離子液體，更優選為四甲基胍乳酸鹽和乙醇胺乳酸鹽。本發明的再生方法可以有效地將離子液體中的硫酸含量減少到質量分數O. 1%以下，使得含有硫酸的離子液體基本恢復原有性能，實現離子液體的再生和重復利用。
具體實施例方式下面將結合實施例對本發明提供的含有硫酸的離子液體再生方法作進一步詳細的說明，但并不因此而限制本發明。
實施例I本實施例使用氫氧化鈉將含有硫酸的乙醇胺乳酸鹽離子液體中的硫酸去除，實現乙醇胺乳酸鹽離子液體的再生。具體操作步驟為取硫酸質量含量5%的乙醇胺乳酸鹽5g置于試管中，加入
O.204g的氫氧化鈉和O. 5g的水,將混合好的混合液用氮氣在90 V的溫度下吹掃2小時,有固體析出，吹掃結束后的離子液體中加入少量乙醇,過濾后得到硫酸鈉固體和乙醇胺乳酸鹽的乙醇溶液，將乙醇胺乳酸鹽的乙醇溶液減壓蒸餾，得到乙醇胺乳酸鹽。得到的乙醇胺乳酸鹽離子液體經檢驗，硫酸的質量分數為O. 09%。
實施例2
本實施例使用氧化鈣固體將含有硫酸的四甲基胍乳酸鹽離子液體中的硫酸去除，實現四甲基胍乳酸鹽離子液體的再生。具體操作步驟為取硫酸質量含量15%的四甲基胍乳酸鹽5g置于試管中，加入
O.431g的氧化鈣固體和O. 5g的水，有硫酸鈣固體析出，將離子液體混合液通過離心的方式，將四甲基胍乳酸鹽水溶液和硫酸鈣固體分離。將四甲基胍乳酸鹽的水溶液減壓蒸餾，得到四甲基胍乳酸鹽。得到的四甲基胍乳酸鹽離子液體經檢驗，硫酸的質量分數為O. 07%。
實施例3
本實施例使用氫氧化鋇固體將含有硫酸的乙醇胺乳酸鹽離子液體中的硫酸去除，實現乙醇胺乳酸鹽離子液體的再生。具體操作步驟為20°C條件下，取硫酸質量含量10%的乙醇胺乳酸鹽5g置于試管中，加入O. 872g的氫氧化鋇固體和O. 5g的水，有固體析出，將離子液體混合液進行過濾，將乙醇胺乳酸鹽水溶液和硫酸鋇固體分離，乙醇胺乳酸鹽水溶液通過加熱抽真空的方式將離子液體中的水分去除，得到乙醇胺乳酸鹽離子液體。得到的乙醇胺乳酸鹽離子液體經檢驗，硫酸的質量分數為O. 02%。
實施例4
本實施例使用碳酸鈣固體將含有硫酸的乙醇胺乳酸鹽離子液體中的硫酸去除，實現乙醇胺乳酸鹽離子液體的再生。具體操作步驟為取硫酸質量含量10%的乙醇胺乳酸鹽水溶液IOg置于試管中，然后加入I. 02g的碳酸鈣固體，有大量氣泡生成，同時有固體析出，加熱到100攝氏度，將離子液體混合液進行過濾，將乙醇胺乳酸鹽水溶液和硫酸鈣固體分離，獲得乙醇胺乳酸鹽水溶液。得到的乙醇胺乳酸鹽離子液體經檢驗，硫酸的質量分數為O. 07%。
實施例5
本實施例使用碳酸鈉固體將含有硫酸的四甲基胍四氟硼酸鹽離子液體中的硫酸去除，實現四甲基胍四氟硼酸鹽離子液體的再生。具體操作步驟為室溫下，取硫酸質量含量5%的四甲基胍四氟硼酸鹽5g置于試管中，加入O. 27g的碳酸鈉固體，有大量氣泡產生，同時有固體析出，將離子液體混合液進行離心分離，將四甲基胍四氟硼酸鹽和硫酸鈉固體分離，得到四甲基胍四氟硼酸鹽離子液體。得到的四甲基胍四氟硼酸鹽離子液體經檢驗，硫酸的質量分數為O. 01%。
實施例6
本實施例使用碳酸鈣固體將含有硫酸的二乙烯三胺三乳酸鹽離子液體中的硫酸去除，實現二乙烯三胺三乳酸鹽離子液體的再生。具體操作步驟為取硫酸質量含量10%的二乙烯三胺三乳酸鹽5g置于試管中，加Λ O. 51g的碳酸鈉固體和O. 5g的水，有大量氣泡產生，同時有固體析出，將離子液體混合液在60攝氏度下過濾，將二乙烯三胺三乳酸鹽和硫酸鈣固體分離，得到二乙烯三胺三乳酸鹽離子液體。得到的二乙烯三胺三乳酸鹽離子液體經檢驗，硫酸的質量分數為O. 05%。
實施例7
本實施例使用氧化鈣和碳酸鈣固體混合物將含有硫酸的乙醇胺乳酸鹽離子液體中的硫酸去除，實現乙醇胺乳酸鹽離子液體的再生。具體操作步驟為取硫酸質量含量10%的乙醇胺乳酸鹽水溶液IOg置于試管中，然后加入O. 51g的碳酸鈣固體和O. 286g的氧化鈣組成的混合物，有大量氣泡生成，同時有固體析出，加熱到90攝氏度，將離子液體混合液進行過濾，將乙醇胺乳酸鹽水溶液和硫酸鈣固體分離，獲得乙醇胺乳酸鹽水溶液。得到的乙醇胺乳酸鹽離子液體經檢驗，硫酸的質量分數為O. 06%ο
權利要求
1.一種含有硫酸的離子液體再生的方法，該方法包括如下步驟向含有硫酸的離子液體中加入無機物，在O 150 °C，優選為20 100°C下反應，使得離子液體中的硫酸以固體硫酸鹽的形式從離子液體中脫出，從而得到不含硫酸的離子液體。
2.根據權利要求I所述的方法，其特征在于，所述方法還包括以過濾、離心或萃取，優選為過濾或離心的方法將形成的固體硫酸鹽從離子液體中除去的步驟。
3.根據權利要求I或2所述的方法，其特征在于，所述無機物包括堿金屬或堿土金屬氫氧化物、氧化物或碳酸鹽以及它們的組合。
4.根據權利要求I至3中任一項所述的方法，其特征在于，所述堿金屬或堿土金屬氫氧化物選自氫氧化鈉、氫氧化鈣和氫氧化鋇中的一種或幾種；所述堿金屬或堿土金屬氧化物選自氧化鈣和氧化鎂中的一種或幾種；所述堿金屬或堿土金屬碳酸鹽選自碳酸鈣和碳酸鈉中的一種或幾種。
5.根據權利要求I至4中任一項所述的方法，其特征在于，所述無機物選自氫氧化鈉、氧化鈣和碳酸鈣中的一種或幾種。
6.根據權利要求I至5中任一項所述的方法，其特征在于，所述離子液體包括胍鹽類離子液體、醇胺類離子液體、咪唑類離子液體、季銨鹽類離子液體、季膦鹽類離子液體、吡啶類離子液體、噻唑類離子液體、多元胺類離子液體、三氮唑類離子液體、吡咯啉類離子液體、噻唑啉類離子液體和苯并三氮唑類離子液體，優選為胍鹽類離子液體或醇胺鹽類離子液體，更優選為四甲基胍乳酸鹽或乙醇胺乳酸鹽。
7.根據權利要求I至6中任一項所述的方法，其特征在于，添加的無機物的用量以離子液體中硫酸的摩爾量計，添加的無機物為氧化物、碳酸鹽以及堿土金屬的氫氧化物時，添加的無機物的用量與硫酸的摩爾量相同；當添加的無機物為堿金屬的氫氧化物時，添加的無機物用量為硫酸的摩爾量的兩倍。
全文摘要
本發明提供了一種含有硫酸的離子液體再生的方法，該方法包括如下步驟向含有硫酸的離子液體中加入無機物，在0~150℃，優選為20~100℃下反應，使得離子液體中的硫酸以固體硫酸鹽的形式從離子液體中脫出，從而得到不含硫酸的離子液體。本發明的方法有效地去除了離子液體中的硫酸，避免了離子液體脫硫過程中二氧化硫氧化產生的硫酸對離子液體脫硫的負面影響，實現了離子液體的再生。
文檔編號B01D53/14GK102949915SQ20111024983
公開日2013年3月6日 申請日期2011年8月29日 優先權日2011年8月29日
發明者吳衛澤, 任樹行 申請人:北京化工大學