一种离子液体及其制备方法和应用

本发明属于离子液体萃取低阶煤，尤其涉及一种离子液体及其制备方法和应用。

背景技术：

1、煤是一种天然的有机物质，由于其含有丰富的碳、氢、氧等元素，因此可以被用于制造化学品、燃料等。低阶煤具有良好的化学反应性，较高的挥发分含量和氧含量，更容易转化为液体燃料或高附加值的化学品。因此，煤萃取尤其是低阶煤的萃取原理的研究和应用，对于煤的综合利用和环境保护具有重要意义。

2、中国专利101962560b公开了对煤的液化残渣进行分级萃取，得到的重质液化油与循环溶剂进行适度加氢作为萃取剂使用的一种萃取方法。大多现有技术报道的内容集中在提高产品收率、研究热溶萃取机理等，相对缺少对于低阶煤中特定结构的萃取研究。目前已经有大量研究报道了离子液体热溶萃取煤，但如上述所说，相对缺乏对于低阶煤中特定结构的萃取，且研究中使用的离子液体成本较高，无法实现更高的经济效益。

3、有鉴于此，特提出本发明。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种离子液体及其制备方法和应用，以解决上述问题。

2、为实现以上目的，本发明特采用以下技术方案：

3、本发明提供一种离子液体，所述离子液体由共聚氨基酸阴离子和胆碱阳离子组成。

4、可选的，所述共聚氨基酸由l-精氨酸分别与氨基酸或乳酸共聚得到。

5、可选的，所述氨基酸为甘氨酸；所述乳酸为外消旋乳酸。

6、本发明提供一种所述的离子液体的制备方法，包括如下步骤：

7、s1：将l-精氨酸与氨基酸或乳酸进行预聚合得到中间体，然后在催化剂作用下缩聚，缩聚产物依次经溶解、沉淀、第一干燥后得到共聚氨基酸；

8、s2：将氯化胆碱水溶液与活化后的阴离子树脂进行离子交换；

9、s3：将s1所得的共聚氨基酸加入s2离子交换所得的溶液中进行反应，然后进行旋干、第二干燥，即得。

10、可选的，所述步骤s1满足以下条件中的一种或多种：

11、a.所述氨基酸为l-甘氨酸；

12、b.所述l-精氨酸与所述氨基酸或所述乳酸的质量比为2-4:1；

13、c.所述预聚合的温度为120-180℃；

14、d.所述预聚合的压力为3000-5000pa；

15、e.所述预聚合的时间为12-18h；

16、f.所述催化剂为氧化锌；

17、g.所述缩聚的温度为120-180℃；

18、h.所述缩聚的压力为110-170pa；

19、i.所述缩聚的时间为11-17h。

20、可选的，所述步骤s2满足以下条件中的一种或多种：

21、j.所述氯化胆碱水溶液的浓度为0.028-0.03g/l；

22、k.所述阴离子树脂为717型阴离子树脂。

23、可选的，所述步骤s3满足以下条件中的一种或多种：

24、l.所述共聚氨基酸与氯化胆碱水溶液的固液比为0.042-0.05:1，其中固体质量单位为g，液体体积单位为ml；

25、m.所述反应在惰性气氛下进行；

26、n.所述反应的温度为30-50℃；

27、o.所述反应的时间为10-15h；

28、p.所述第二干燥在真空干燥箱中进行；

29、q.所述第二干燥的温度为55-65℃；

30、r.所述第二干燥的时间为36-60h。

31、本发明利用氨基酸中的氨基和氨基酸或乳酸中的氨基进行共聚形成共聚物，进而增加阴离子中氢键受体的数目，进而可以更好的破坏煤中的氢键。

32、本发明还提供一种所述的离子液体的应用，将所述离子液体作为萃取溶剂用于萃取低阶煤中的含氧化合物。

33、可选的，所述萃取包括：

34、将所述离子液体作为一级萃取溶剂与低阶煤混合，进行一级萃取，得到一级萃取物和一级萃余物，并将离子液体分离回收；

35、使用二级萃取溶剂对一级萃余物进行二级萃取，得到二级萃取物和二级萃余物，并将离子液体分离回收；

36、使用三级萃取溶剂对二级萃余物进行三级萃取，得到三级萃取物和三级萃余物，并将离子液体分离回收；

37、所述二级萃取溶剂、所述三级萃取溶剂选自所述离子液体、1-丁基-3-甲基咪唑乙酸盐、1-羧甲基-3-甲基咪唑双(三氟甲烷磺酰)亚胺盐、1-丁基-3-甲基咪唑氯盐中的一种或多种。

38、离子液体的可设计性较强，可以根据离子液体对煤中的特定结构进行选择性萃取，本发明创造性地采用共聚氨基酸胆碱离子液体，首先因为氨基酸的价格较低，且氨基酸中l-精氨酸、甘氨酸的氢键受体较多，所以本发明使用氨基酸根为离子液体的阴离子。同时为了提高对于萃取低阶煤中含氧物质的产率，在l-精氨酸添加更多氢键受体，将l-氨基酸和其它氨基酸或者乳酸进行共聚，形成共聚的氨基酸阴离子，同时由于氯化胆碱(氯化羟乙基三甲胺)的成本较低，使用胆碱阳离子作为离子液体的阳离子，将该离子液体作为萃取溶剂，在保障萃取效力的情况下，从整体上进一步控制住了离子液体的成本。

39、本发明还使用对于煤中含氧物质萃取率较高的溶剂作为二级、三级萃取溶剂，或者将其与离子液体进行混合作为二级、三级萃取溶剂，对煤进行分级萃取，采用温和条件的逐级萃取，每级萃取组成差异化，利于后续的分离提纯，同时实现对于煤中含氧物质的针对性萃取，并提高对于低阶煤的综合萃取率。

40、进一步地，所述一级萃取包括：将所述离子液体通入装有低阶煤的反应装置，离子液体流速为0.4-0.6ml/min，热溶温度为250-300℃，缓慢升压升至1-3mpa，待温度和压力稳定后，热溶萃取2-3h，待萃取完成，使用去离子水冲洗一级萃取物，将离子液体回收。

41、本发明的有益效果：

42、本发明提供的离子液体较现有技术成本更低，且共聚氨基酸和胆碱离子液体对于煤中相对含量较高且高附加值的含氧物质具有较好针对性，萃取率更高。

43、本发明提供的共聚氨基酸胆碱离子液体的制备方法简单，物料成本低，操作条件温和可控，具备良好的工业化应用前景。

44、采用本发明提供的离子液体对低阶煤进行萃取，较常规的萃取溶剂相比，离子液体或离子液体与其他溶剂进行混合形成的萃取溶剂，针对煤中含氧物质的萃取特异性更好，萃取效率更高。

技术特征：

1.一种离子液体，其特征在于，所述离子液体由共聚氨基酸阴离子和胆碱阳离子组成。

2.根据权利要求1所述的离子液体，其特征在于，所述共聚氨基酸由l-精氨酸分别与氨基酸或乳酸共聚得到。

3.根据权利要求2所述的离子液体，其特征在于，所述氨基酸为甘氨酸；

4.一种如权利要求1-3任一项所述的离子液体的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤s1满足以下条件中的一种或多种：

6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤s2满足以下条件中的一种或多种：

7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤s3满足以下条件中的一种或多种：

8.一种如权利要求1-3任一项所述的离子液体的应用，其特征在于，将所述离子液体作为萃取溶剂用于萃取低阶煤中的含氧化合物。

9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，所述萃取包括：

10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，所述一级萃取包括：将所述离子液体通入装有低阶煤的反应装置，离子液体流速为0.4-0.6ml/min，热溶温度为250-300℃，缓慢升压升至1-3mpa，待温度和压力稳定后，热溶萃取2-3h，待萃取完成，使用去离子水冲洗一级萃取物，将离子液体回收。

技术总结
本发明提供一种离子液体及其制备方法和应用。一种离子液体，由共聚氨基酸阴离子和胆碱阳离子组成。所述的离子液体的制备方法，包括如下步骤：S1：将L‑精氨酸与氨基酸或乳酸进行预聚合得到中间体，然后在催化剂作用下缩聚，缩聚产物依次经溶解、沉淀、第一干燥后得到共聚氨基酸；S2：将氯化胆碱水溶液与活化后的阴离子树脂进行离子交换；S3：将S1所得的共聚氨基酸加入S2离子交换所得的溶液中进行反应，然后进行旋干、第二干燥，即得。所述的离子液体的应用，将所述离子液体作为萃取溶剂用于萃取低阶煤中的含氧化合物。本发明提供的离子液体制备成本更低，方法简单，利于工业化推广使用，对于煤中高附加值的含氧物质具有较好针对性，萃取率高。

技术研发人员：梁鹏,秦锡壮,田苗苗,焦甜甜,刘庆,张文睿,赵国明
受保护的技术使用者：山东科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15