专利名称：一种混合溶液中离子液体的回收纯化方法
技术领域：
本发明涉及一种离子液体的回收纯化方法，尤其是涉及一种混合溶液中离子液体的回收纯化方法。
背景技术：
离子液体是指全部由阴阳离子组成的液体。在室温或室温附近温度下呈液态的由离子构成的物质，称为室温离子液体(Room temperature ionic liquids, RTILs)。离子液体作为一种室温或近室温条件下熔融的盐，由于其具有非挥发性、良好的离子导电性与导热性、高热容及高热稳定性，选择性溶解力等特点，使得离子液体成为目前化学化工领域研究的热点之一。在生物催化方面也备受关注，更重要的是离子液体的“可设计”性，通过改变离子液体的阴阳离子来设计不同的离子液体，从而能够更好的适用于目标反应，显示了其更为广阔的应用前景。近年来开 始应用于纤维素材料的开发中，取得了初步研究进展。纤维素是地球上含量最多的天然有机物，全球每年的产量为1000-1500亿吨，秸杆等天然纤维素材料这样丰富的可再生资源备受人们关注。然而天然生物质材料在制备燃料过程中存在一种主要困难，天然纤维素中存在着较高的结晶度和分子间与分子内存在大量的氢键，导致其不溶于普通溶剂，这已成为纤维素材料应用的最大障碍之一。因此目前人们正在寻找新型绿色的纤维素材料的溶剂，以期破坏纤维素材料的紧密结构达到高效利用天然纤维素材料的目的。离子液体是绿色的溶剂，而且离子液体处理过的纤维素材料易于酶解，因此离子液体预处理纤维素材料的研究成为目前的研究热点。近3年来人们开发了离子液体体系中纤维素酶原位酶解技术。离子液体体系中纤维素酶原位酶解技术的应用首先采用离子液体预处理纤维素材料，然后不分离离子液体，将纤维素酶加入离子液体/纤维素体系中进行原位酶解。原位酶解技术减少了工艺步骤，避免了纤维素原料在操作过程中的损失，这项技术以天然植物纤维中生物量全利用为目的，是对预处理技术的深化和提升。但与传统的有机溶剂相比，离子液体的价格相对比较高。如果可以回收利用的话，就可以降低成本，增加其可应用性。另外，虽然离子液体对大气没有污染，但会因其潜在的毒性和不可生物降解性造成严重的水体污染，因此离子液体的回收显得尤为重要。专利200819200367.2采用了离子交换树脂和纳滤方法回收离子液体，效率较低，难以进行大规模应用。专利号:200910093300.8采用氧化铝柱层析的方法回收离子液体，同样存在回收费时，效率低的问题。专利号:200910093300.8同时采用了双水相的方法回收离子液体，但是双水相应用过程中糖类、蛋白类等杂质很难与离子液体分开，导致回收的离子液体纯度较低。因此需要开发新的离子液体回收方法，快速、高效地回收并纯化离子液体。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种将离子液体从混合溶液中快速高效的回收并纯化的方法。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为:一种混合溶液中离子液体的回收纯化方法，所述方法利用反胶束体系对混合溶液进行萃取，从而得到纯化的离子液体。其中，包括如下步骤:1)制备所需的反胶束体系；2)将反胶束体系加入混合溶液中，利于反胶束体系对混合溶液进行萃取，取出被萃取溶液；3 )对被萃取溶液蒸馏即得纯化的离子液体。其中，所述反胶束体系为Triton X-100/二甲苯、正己醇反胶束体系或AOT/异辛烷反胶束体系或CTAB/异辛烷/正己醇反胶束体系中的任意一种。其中，所述混合溶液中离子液体的浓度为5.0-30% (v/v)。其中，所述混合溶液的pH为2.0-10。其中，所述反胶束体系与所述混合溶液的体积比为I 3:1。在反胶束体系内部，由于表面活性剂具有亲水性和亲油性头基,亲油性、亲水性基团间分别相互聚集形成一个“极性核 ”，水分子可以聚集到该极性核中形成一个纳米大小的“水池”，该“水池”可以增溶水和亲水性的酶等水溶性物质。由于反胶束体系中存在微小的“水池”结构，能够使酶蛋白溶解在其中，同时“水池”周围具有亲水性基团和水层可以保护酶蛋白的天然构象，以及在酶蛋白与表面活性剂的静电作用下，将酶蛋白萃取进入“水池”结构中达到反萃，然后在以同样的原理将酶反萃回水相以达到纯化酶的目的。同时制取反胶束体系的材料价格低廉，并且可以重复使用，对酶蛋白保持较高的酶活力及萃取率，因此利用反胶束体系可以解决离子液体中酶等蛋白类杂质的去除问题，从而使离子液体纯化。有益效果:本发明与现有技术相比，其显著优点是:本发明的离子液体回收方法回收效率高、成本低、得到的离子液体纯度高，且液液萃取有利于大规模应用，适于工业化生产；并且在回收离子液体的同时，使其他杂质与离子液体分开，有利于其他物质例如蛋白质类物质的回收利用。
图1为新合成的离子液体和采用本发明提供的方法回收的相同的离子液体的红外光谱图。其中，“一”为新合成的离子液体1-甲基-3-甲基咪唑二乙基磷酸盐([MMM]DEP)的红外光谱图；“一一”为采用本发明的方法回收得到的离子液体1-甲基-3-甲基咪唑二乙基磷酸盐([MMM] DEP)的红外光谱图。
具体实施例方式根据下述实施例，可以更好地理解本发明。然而，本领域的技术人员容易理解，实施例所描述的内容仅用于说明本发明，而不应当也不会限制权利要求书中所详细描述的本发明。实施例1I)离子液体/纤维素酶原位降解秸杆工艺:利用离子液体1-乙基-3-甲基咪唑二乙基磷酸盐[EMM]DEP在130°C条件下处理玉米秸杆，冷却后在离子液体中加入水和纤维素酶酶粉，用氨水调节PH=2.0，使离子液体的终浓度为5.0% (v/v)，纤维素酶的终浓度为12.5FPU/mL。2)反胶束体系的构建:吸取2ml 二甲苯和4ml正己醇于试管中互溶，称取
0.97gTriton X-100溶液溶于二甲苯、正己醇混合液中，并震荡试管，充分震荡试管直至试管底部没有无色透明分层液体，且混合溶液为澄清透明，然后向混合液中加入27 μ mlρΗ=5.8的酶缓冲溶液，则得至Ij ω 0=1, 250mmol/L的Triton X-1OO/ 二甲苯、正己醇(1:2, v/V)反胶束溶液。3)反胶束体系回收纯化离子液体/纤维素酶体系中的离子液体:利用反胶束体系对纤维素酶和离子液体(5.0%，v/v)混合体系中的纤维素酶进行去除，其中反胶束溶液的加入量与离子液体/纤维素酶溶液的体积比为1:1，然后取出被萃取溶液(即中间相及下相溶液)，对中间相及下相溶液反复萃取三次后，进行蒸馏除去水分，得到纯化的离子液体。
对蒸馏后的离子液体进行体积和含量的检测:将蒸馏后的离子液体稀释后在210nm条件下测吸光值，离子液体的回收率达到97%，并且通过验证，离子液体可继续用于纤维素的预处理。并且将离子液体与酶分离，也有利于酶的回收。实施例2I)离子液体/纤维素酶原位酶解秸杆工艺:利用离子液体1-甲基-3-甲基咪唑二乙基磷酸盐([MMM]DEP)在100°C条件下处理甘蔗渣，冷却后在离子液体中加入柠檬酸缓冲液和纤维素酶酶粉，调节PH=4.8，使离子液体的终浓度为20% (v/v),纤维素酶的终浓度为 13FPU/mL。2)反胶束体系的构建:称取2.2228g 丁二酸二异辛酯磺酸钠(AOT)于烧杯中，用2，2，4-三甲基戊烷(异辛烷)溶解，移入IOOml容量瓶中定容，充分震荡至瓶中溶液为无色透明，然后滴入0.9g蒸馏水，则得到coo=10，50mmOl/L的AOT/异辛烷反胶束体系。3)反胶束体系回收离子液体:利用反胶束体系对纤维素酶和离子液体(20%，v/v)混合体系中的纤维素酶进行去除，其中反胶束溶液的加入量与离子液体/纤维素酶溶液的体积比为3:1，然后取出被萃取溶液(即中间相及下相溶液)，对中间相及下相溶液反复萃取三次后，进行蒸馏除去水分，得到纯化的离子液体。对蒸馏后的离子液体进行体积和含量的检测:将蒸馏后的离子液体稀释后在210nm条件下测吸光值，离子液体的回收率达到98%，并且通过验证，离子液体可继续用于纤维素的预处理。并且将离子液体与酶分离，也有利于酶的回收。实施例3I)离子液体/纤维素酶原位酶解秸杆工艺:利用离子液体1-甲基-3-甲基咪唑二乙基磷酸盐([MMM]DEP)在100°C条件下处理甘蔗渣，冷却后在离子液体中加入柠檬酸缓冲液和纤维素酶酶粉，调节PH=10，使离子液体的终浓度为30% (v/v),纤维素酶的终浓度为 13FPU/mL。2)反胶束体系的构建:称取0.25g的CTAB，加入有机溶剂(异辛烷加量为6.5mL,正己醇加量为0.2mL),形成乳浊液，然后边振荡边加入pH7.5的含酶磷酸缓冲液
0.15ml使之形成均一透明澄清的o0=12，100mm0l/L的CTAB/异辛烷/正己醇反胶束体系。3)反胶束体系回收离子液体:利用反胶束体系对纤维素酶和离子液体(30%，v/v)混合体系中的纤维素酶进行去除，其中反胶束溶液的加入量与离子液体/纤维素酶溶液的体积比为2:1，然后取出被萃取溶液(即中间相及下相溶液)，对中间相及下相溶液反复萃取三次后，进行蒸馏除去水分，得到纯化的离子液体。对蒸馏后的离子液体进行体积和含量的检测:将蒸馏后的离子液体稀释后在210nm条件下测吸光值，离子液体的回收率达到99%，并且通过验证，离子液体可继续用于纤维素的预处理。并且将离子液体与酶分离，也有利于酶的回收。如图1所示，回收前后离子液体1-甲基-3-甲基咪唑二乙基磷酸盐([MMM]DEP)的官能团并未发生变化 ，没有影响离子液体的结构。
权利要求
1.一种混合溶液中离子液体的回收纯化方法，其特征在于:所述方法利用反胶束体系对混合溶液进行萃取，从而得到纯化的离子液体。
2.根据权利要求1所述一种混合溶液中离子液体的回收纯化方法，其特征在于:包括如下步骤:1)制备所需的反胶束体系；2)将反胶束体系加入混合溶液中，利于反胶束体系对混合溶液进行萃取，得到被萃取溶液；3)对被萃取溶液蒸馏即得纯化的离子液体。
3.根据权利要求2所述一种混合溶液中离子液体的回收纯化方法，其特征在于:所述反胶束体系为Triton X-100/二甲苯、正己醇反胶束体系或AOT/异辛烷反胶束体系或CTAB/异辛烷/正己醇反胶束体系中的任意一种。
4.根据 权利要求2所述一种混合溶液中离子液体的回收纯化方法，其特征在于:所述混合溶液中离子液体的浓度为5.0-30% (v/v)0
5.根据权利要求2所述一种混合溶液中离子液体的回收纯化方法，其特征在于:所述混合溶液的PH为2.0-10。
6.根据权利要求2所述一种混合溶液中离子液体的回收纯化方法，其特征在于:所述反胶束体系与所述混合溶液的体积比为I 3:1。
全文摘要
本发明公开了一种混合溶液中离子液体的回收纯化方法，所述方法利用反胶束体系对混合溶液进行萃取，从而得到纯化的离子液体。该方法包括如下步骤1)制备所需的反胶束体系；2)将反胶束体系加入混合溶液中，利于反胶束体系对混合溶液进行萃取，得到被萃取溶液；3)将被萃取溶液蒸馏即得纯化的离子液体。本发明的离子液体回收方法回收效率高、成本低、得到的离子液体纯度高，且液液萃取有利于大规模应用，适于工业化生产；并且在回收离子液体的同时，使其他杂质与离子液体分开，有利于其他物质例如蛋白质类物质的回收利用。
文档编号C07D233/58GK103214419SQ20131013578
公开日2013年7月24日 申请日期2013年4月18日 优先权日2013年4月18日
发明者李强, 冯圆圆, 季更生, 唐玉斌 申请人:江苏科技大学