一种水体中离子液体的处理方法与流程

本发明属于废水处理技术领域，尤其涉及一种水体中离子液体的处理方法。

背景技术：

离子液体是一种新型的绿色溶剂，具有非挥发性、低熔点、宽液程、强静电场、宽电化学窗口、良好的导热导电性以及热稳定性、可设计性等特点，被广泛应用到有机合成、催化、分离、电化学、生物化学等领域。目前离子液体包含咪唑类、吡啶类、季铵盐类、季鏻盐类、胍类等约2000多种，大部分离子液体的生产已初步工业化。

从工业化的角度来看，除了需要了解离子液体的优良性能，还应综合考虑并对其进行环境风险评价。研究者发现，一些离子液体，如咪唑、吡啶类，对藻类、水体微生物、陆生生物以及哺乳动物有明显的毒害作用，对人体中一些关键酶具有明显的抑制作用，且具有潜在的诱变性与致癌性。在工业化途中，不免遇到意外泄漏、产生含有离子液体的废水废渣等情况。因此了解离子液体的归宿，探清离子液体降解途径，寻找实用高效的离子液体降解方法是一项不容忽视的重要工作。因此研究离子液体的降解问题，不仅可以为离子液体工业化提供参考数据，还可以推进环境污染物处理技术的理论发展。

目前关于离子液体降解的相关研究主要集中在生物降解、高级氧化降解和电化学降解方面。生物降解虽然有着环境相容性好、能耗低等优点，但很多研究表明，生物降解离子液体的效率非常低，离子液体不能被彻底降解甚至无法降解；电化学降解法可以高效降解离子液体，但是电解反应过程中会产生有害物质，产生二次污染；对于高级氧化法降解离子液体研究较为深入，但研究者通常在传统降解的条件上尝试加上金属氧化剂等化合物增加降解效率，也易产生二次污染。因此，发展成本低、效率高、更加绿色环保的降解方法是目前的研究热点。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种水体中离子液体的处理方法，本发明提供的方法对水中的离子液体去除效率较高，且不会产生二次污染。

本发明提供了一种水体中离子液体的处理方法，包括以下步骤：

向含有离子液体的水体中加入过硫酸盐在加热的条件下进行氧化还原反应。

本发明以过硫酸盐作为氧化剂对水体中的离子液体进行氧化还原反应，使其最终降解为二氧化碳，不仅去除效率高，且不会产生二次污染。以1-丁基-3-甲基咪唑溴盐为例，其降解机理如图1所示，图1为本发明提供的离子液体降解机理。1-丁基－3-甲基咪唑阳离子在硫酸根自由基作用下主要降解途径为侧链的氧化降解，进而进行咪唑环的降解，最终矿化为co2；而使用传统芬顿的降解方法，则主要生成三氧代化合物，这使得中间产物的毒性增加。

在本发明的一个实施例中，所述离子液体选自咪唑盐类离子液体、吡啶类离子液体和季胺盐类离子液体中的一种或多种。

在本发明的一个实施例中，所述离子液体选自1-丁基-3-甲基咪唑溴盐。

在本发明的一个实施例中，所述过硫酸盐选自过硫酸钠、过硫酸钾和过硫酸钙中的一种或多种。

在本发明的一个实施例中，所述过硫酸盐选自过硫酸钾。

在本发明的一个实施例中，所述加热的温度为30℃～60℃，所述氧化还原反应的时间为3h～8h。

在本发明的一个实施例中，所述氧化还原反应的ph值为5以上。

在本发明的一个实施例中，所述离子液体与过硫酸盐中的过硫酸根的摩尔比为1：(100～10)。

本发明以过硫酸盐作为氧化剂对水体中的离子液体进行氧化还原反应，利用硫酸根自由基的氧化能力，使离子液体快速降解为二氧化碳，不仅去除效率高，且中间产物的毒性更低，不会产生二次污染。结果表明，按照本发明提供的技术方案，在3～8小时内可实现将21.9mg/l的1-丁基－3-甲基咪唑溴盐的完全降解。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的离子液体降解机理；

图2为本发明实施例1～4中bmimbr随时间变化曲线；

图3为本发明实施例5～8中bmimbr随时间变化曲线；

图4为本发明实施例9～12中bmimbr随时间变化曲线；

图5为实施例9～12中toc处理后浓度与初始浓度比值。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1～4

将50ml的20mm的过硫酸钠，5ml的2mm的1-丁基-3-甲基咪唑溴盐(bmimbr)以及10ml的20mm的磷酸盐缓冲盐混合，加水配成100ml溶液，加入到250ml广口瓶中，调节ph＝7，分别在30℃、40℃、50℃、60℃的水浴锅中反应5h，即完成对bmimbr的去除，其中bmimbr的浓度由液相色谱测得。测试结果见图2，图2为本发明实施例1～4中bmimbr随时间变化曲线，由图2可知，实施例1～4中bmimbr的去除率分别为30％、60％、98％、100％。

实施例5～8

将50ml的20mm的过硫酸钠，5ml的2mm的1-丁基-3-甲基咪唑溴盐(bmimbr)以及10ml的20mm的不同ph的磷酸盐缓冲盐混合，加水配成100ml溶液，加入到250ml广口瓶中。其中，磷酸盐缓冲盐的ph分别为3、5、7、10，并调节浓度到20mm。在60℃的水浴锅中反应2h，即完成对bmimbr的去除，其中bmimbr的浓度由液相色谱测得。测试结果见图3，图3为本发明实施例5～8中bmimbr随时间变化曲线，由图3可知，实施例5～8中bmimbr的去除率分别为65％、90％、100％、100％。

实施例9～12

分别将5ml、10ml、25ml、50ml的20mm的过硫酸钠以及5ml的2mm的1-丁基-3-甲基咪唑溴盐(bmimbr)以及10ml的200mm的磷酸盐缓冲盐混合，加水配成100ml的溶液，加入到250ml广口瓶中，过硫酸钠浓度分别为1mm、2mm、5mm、10mm。调节ph＝7，在60℃的水浴锅中反应2h，即完成对bmimbr的去除，其中bmimbr的浓度由液相色谱测得。测试结果见图4，图4为本发明实施例9～12中bmimbr随时间变化曲线，由图4可知，实施例9～12中bmimbr的去除率分别为62％、86％、97％、100％。反应5h后分别进行toc的测试，测试结果如图5，图5为实施例9～12中toc处理后浓度与初始浓度比值，由图5可知，本发明提供的方法不产生二次污染。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。