[發明專利]可溶解纖維素的光響應離子液體及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202010796469.6
• 申請日: 2020-08-10
• 公開（公告）號: CN111978255B
• 公開（公告）日: 2022-04-12
• 發明（設計）人: 王晶;薛靜;程宇萌;黃昊飛;謝雨航;宋暖;張晶晶;李玉超;左村村
• 申請（專利權）人: 山東理工大學
• 主分類號: C07D233/60
• 分類號: C07D233/60;C08J3/09;C08L1/04
• 代理公司: 淄博啟智達知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 37280
• 代理人: 任永哲

本發明屬于離子液體技術領域，具體涉及一種可溶解纖維素的光響應離子液體及其制備方法和應用。氮氣保護下，1,3?二氯丙烷、丙酮、KOH和KI攪拌回流，得到混合液；將4?羥基偶氮苯溶入丙酮中后加入混合液中繼續攪拌反應；加入石油醚，靜置后冷卻進行沉淀，過濾，收集并干燥濾渣得到1?氯?3?(4?氧基偶氮苯)丙烷；1?氯?3?(4?氧基偶氮苯)丙烷、1?甲基?1H?咪唑和乙醇在氮氣保護下回流反應，得到可溶解纖維素的光響應離子液體。本發明制得的光響應離子液體具有光致異構且可溶解纖維素，光調控其親疏水性以實現離子液體與水的有效分離，使離子液體易回收再利用。

技術領域

本發明屬于離子液體技術領域，具體涉及一種可溶解纖維素的光響應離子液體及其制備方法和應用。

背景技術

纖維素的溶解一直是纖維素加工和轉化利用方面的一個難題，作為新型的綠色溶劑，離子液體以揮發性低、熱穩定性好、溶解性佳等優勢，在纖維素溶解等方面展示了廣闊的應用前景。離子液體對纖維素具有良好的溶解性，在生物質能源的再生利用與可持續發展方面有巨大的潛在應用價值，然而離子液體的價格相對較高且流失到環境中存在一定的污染問題，因此有必要對其進行高效回收再利用。

現有離子液體回收方法有蒸餾、雙水相、吸附以及膜分離。其中，蒸餾是最常用的方法，但是由于水的含量較高，蒸餾所需的能耗極大，蒸餾回收所得的離子液體純度較低。雙水相是另一種簡便易行的方法，然而無機鹽的大量使用易造成交叉污染，且相分離過程不可逆。吸附也是回收離子液體的一種有效方法，但是吸附的離子液體需要再進行脫附，脫附一般用有機溶劑或者強酸，仍然會帶來一定的環境污染的問題。膜分離是近幾年新興的離子液體回收方法，由于滲透壓的限制，膜方法僅能夠將離子液體富集至20～50％，而且只有無機鹽等小分子可以通過滲透膜而多糖等大分子無法通過，并且整套設備復雜且成本高。

中國專利CN109400950A公開一種離子液體催化降解碳帶中PET薄膜分離回收方法，以離子液體為催化劑，以乙二醇為溶劑，碳帶中的PET薄膜含量為40％～80％。催化劑用量為溶劑質量的0.1％～15％，反應溫度為120℃～200℃，壓力為1atm，反應時間為5min～12h的條件下，催化降解醇解碳帶，實現PET薄膜和碳粉的分離及回收。該專利優點是反應溫和，產物易分離，缺點是利用膜分離技術價格高，催化劑存在分離過程催化活性降低問題。

中國專利CN107287700A公開一種離子液體回收的方法，過濾除雜：將待回收的離子液體進行過濾并去除雜質；濃縮處理：將離子液體加壓并濃縮至20～30wt％；鹽析分離：加入濃度為30～60wt％的無機鹽以分離成富離子液體相和富鹽相，所述富離子液體相中離子液體的濃度大于70wt％；以及蒸發分離：將富離子液體相進行減壓蒸餾得到濃度大于97.5wt％，且含水率小于0.9wt％的離子液體。該專利優點是降低蒸餾回收時的能耗，降低離子液體的回收成本；缺點是過程較為復雜，使用大量無機鹽易造成交叉污染，且相分離過程不可逆。

中國專利CN106279442A公開一種離子液體功能化纖維素材料及其制備方法與應用，將氯化纖維素與三級胺或三級膦混合，在無溶劑或有溶劑條件下，50-150℃下反應2-72小時，得到氯鹽離子液體功能化纖維素混合液，再以獲得的氯鹽離子液體功能化纖維素材料為原料，通過離子交換獲得不同陰離子的離子液體功能化纖維素材料。該專利的優點是制備方法簡單，反應條件溫和，操作方便；缺點是離子液體回收再利用不太容易。

現有技術中對可溶解纖維素的離子液體制備和回收存在的一定的缺陷：回收時利用減壓蒸餾存在能耗問題，利用溫度可變性進行離子液體可逆相變的回收對離子液體使用溫度有局限性，回收離子液體方法復雜等。所以現有方法無法滿足離子液體高效回收和有效再利用的需求，目前，亟需一種操作簡便、設備簡單、能耗低、無交叉污染的環境友好新方法回收離子液體，實現其多次循環再利用。

發明內容