利用磷酸鹽促進活性炭吸附去除水體中離子液體的方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種離子液體處理方法，尤其是涉及一種利用磷酸鹽促進活性炭吸附去除水體中離子液體的方法，屬于水污染控制領域。
【背景技術】
[0002]離子液體是指在室溫下呈液態(tài)，完全由陰陽離子組成的熔鹽化合物。它具有難揮發(fā)、對水和空氣穩(wěn)定、對多種物質溶解性能優(yōu)越等特點，因此被稱為“綠色溶劑”，被廣泛應用于化工、醫(yī)藥、生物技術、農業(yè)和食品等領域。進入環(huán)境水體的離子液體不易被微生物所降解，對動物、植物和微生物都具有一定的毒性。因此，必須對工業(yè)水體中含有的離子液體進行合理有效的處置。
[0003]目前對離子液體溶液的處理措施主要有兩類方法，一類是對離子液體的結構進行破壞，將離子液體轉變?yōu)槠渌麩o害或低毒的小分子。相關措施包括熱解、化學氧化以及生物處理等；這類方法不能對水體中的離子液體進行有效地資源回收。另一類方法是將離子液體從水體中進行有效分離回收，主要措施包括減壓蒸餾、結晶、萃取以及吸附等。其中，減壓蒸餾、結晶和萃取的方法并不適宜大規(guī)模地處理含離子液體的水體。因此，吸附是推薦的方法。目前雖然有采用活性炭吸附處理離子液體水體的文獻報道，但活性炭吸附離子液體的能力普遍很低，如果以現(xiàn)有技術參數(shù)加以工業(yè)應用，將導致處理成本居高不下。

【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明需要解決的是離子液體(特別是親水性離子液體)在活性炭上吸附量不高的問題。目前主要的改進方法是提高活性炭用量增加，這將導致處理成本提升。本發(fā)明通過在水體中添加少量磷酸鹽，在不改變其它技術參數(shù)的條件下，能夠實現(xiàn)了活性炭對離子液體吸附能力的顯著提升。
[0005]本發(fā)明的目的可以通過以下技術方案來實現(xiàn):
[0006]利用磷酸鹽促進活性炭吸附去除水體中離子液體的方法，向含有離子液體的水體中加入磷酸鹽，充分混和并溶解；用活性炭吸附水體中的離子液體，在達到吸附平衡或吸附飽和后，首先用酸性洗脫劑洗脫離子液體，再用堿性溶液回調活性炭pH至大于8.0的弱堿性，使活性炭重復利用于下一輪吸附中。
[0007]水體中的離子液體包括咪唑類離子液體、吡啶類離子液體、季胺類離子液體、季膦類離子液體、吡咯烷類離子液體或哌啶類離子液體。
[0008]所述的磷酸鹽包括磷酸鈉、磷酸鉀或磷酸銨。
[0009]投加磷酸鹽后，水體中磷酸鹽的摩爾濃度與離子液體摩爾濃度的比值維持在1/500至1/50的范圍內。
[0010]所述的酸性洗脫劑包括pH = 1-3的鹽酸或者硫酸溶液。
[0011 ] 所述的堿性溶液包括pH = 11-13的氫氧化鈉或氫氧化鉀水溶液。
[0012]活性炭吸附水體中的離子液體的方式為靜態(tài)平衡吸附模式或動態(tài)柱吸附模式。
[0013]靜態(tài)平衡吸附模式為:向一定量含離子液體的水體中投加少量磷酸鹽，進一步投加一定質量的活性炭，充分振蕩使得活性炭吸附離子液體達到平衡，將活性炭過濾取出，置入酸性洗脫劑中，被活性炭吸附的離子液體將脫附至酸性洗脫劑中，然后將活性炭從酸性洗脫劑中取出，置于堿性溶液中，將活性炭pH調為弱堿性，使活性炭重復利用。
[0014]動態(tài)柱吸附模式為:在柱體內填充一定質量的活性炭，在穩(wěn)定流速條件下，用含離子液體和少量磷酸鹽的水體流經(jīng)活性炭填充柱進行柱吸附，吸附達到飽和后將水體抽干，用1個床體積酸性洗脫劑洗脫吸附柱，再用1個床體積的蒸餾水洗脫吸附柱，離子液體達到脫附完全，進一步用1個床體積的堿性溶液淋洗吸附柱，將活性炭pH調回至弱堿性，使活性炭重復利用。
[0015]靜態(tài)平衡吸附模式或動態(tài)柱吸附模式的吸附條件可以參考常規(guī)活性炭吸附工藝。
[0016]本發(fā)明的原理為:三價磷酸鹽具有鹽析效應，能夠通過靜電作用強烈水合自由溶劑的水分子，從而有效降低水分子與離子液體的水合作用，進而降低水體中離子液體的溶解度。
[0017]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明只需在水體中投加少量的磷酸鹽溶液，就可大大促進活性炭對離子液體的吸附效果，成本低廉，效果顯著。
【具體實施方式】
[0018]下面結合具體實施例對本發(fā)明進行詳細說明。
[0019]實施例1:
[0020]磷酸鈉促進活性炭靜態(tài)吸附離子液體(1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽)
[0021]【投加磷酸鈉實驗】具體步驟為:向待處理的lmmol/L的1-乙基-3-甲基咪卩坐四氟硼酸鹽水溶液中投加少量磷酸鈉，穩(wěn)定后磷酸鈉的濃度為0.01mmol/Lo進一步投加一定量的粉末商品活性炭振蕩24h，待吸附達到平衡后，測得活性炭對1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽的飽和吸附量為40.6mg/g0置入pH = 1的鹽酸溶液中，1_乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽可被酸溶液完全脫附。將活性炭置于pH = 13的氫氧化鈉水溶液中，可將活性炭pH調為10的弱堿性。活性炭可重復使用多次。
[0022]【不投加磷酸鈉對比實驗】具體步驟為:向待處理的lmmol/L的1_乙基_3_甲基咪唑四氟硼酸鹽水溶液中投加一定量的粉末商品活性炭，振蕩24h，待吸附達到平衡后，測得活性炭對1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽的飽和吸附量為16.2mg/g，然后將活性炭取出，用蒸餾水洗凈。置入pH = 1的鹽酸溶液中，吸附的離子液體全部脫附至酸溶液中。
[0023]比較投加磷酸鈉前后活性炭的吸附量，投加前后活性炭對離子液體的吸附量提升約2.5倍，證明磷酸鹽能夠有效促進活性炭對離子液體的吸附。
[0024]實施例2:
[0025]磷酸銨促進活性炭靜態(tài)吸附離子液體(N- 丁基-3-甲基吡啶六氟磷酸鹽)
[0026]【投加磷酸銨實驗】具體步驟為:向待處理的lmmol/L的N-丁基-3-甲基吡啶六氟磷酸鹽水溶液中投加少量磷酸銨，穩(wěn)定后磷酸銨的濃度為0.01mmol/Lo進一步投加將一定量的粉末商品活性炭振蕩24h，待吸附達到平衡后，測得活性炭對N- 丁基-3-甲基吡啶六氟磷酸鹽的飽和吸附量為56.6mg/g0置入pH = 1的硫酸溶液中，N- 丁基-3-甲基吡啶六氟磷酸鹽可被酸溶液完全脫附。將活性炭置于pH = 13的氫氧化鉀水溶液中，可將活性炭pH調為9.5弱堿性?；钚蕴靠芍貜褪褂枚啻巍?br>[0027]【不投加磷酸銨對比實驗】具體步驟為:向待處理的lmmol/L的N-丁基_3_甲基吡啶六氟磷酸鹽水溶液中投加一定量的粉末商品活性炭，振蕩24h，待吸附達到平衡后，測得活性炭對N- 丁基-3-甲基吡啶六氟磷酸鹽的飽和吸附量為29.0mg/g，然后將活性炭取出，用蒸餾水洗凈。置入pH = 1的硫酸溶液中，吸附的離子液體全部脫附至酸溶液中。
[0028]比較投加磷酸銨前后活性炭的吸附量，投加前后活性炭對離子液體的吸附量提升約2.0倍，證明磷酸鹽能夠有效促進活性炭對離子液體的吸附。
[0029]實施例3:
[0030]活性炭柱動態(tài)吸附離子液體(1-乙基-3-甲基咪唑六氟磷酸鹽)
[0031]【投加磷酸鉀實驗】具體步驟為:向待處理的lmmol/L的1-乙基-3-甲基咪唑六氟磷酸鹽水溶液中投加少量磷酸鉀，穩(wěn)定后磷酸鉀的濃度為0.01mmol/Lo取10g顆粒活性炭填裝內徑1cm，高10cm的玻璃柱。在穩(wěn)定流速下條件下，將上述溶液流經(jīng)活性炭填充柱進行柱吸附，測得達到吸附飽和可處理的溶液體積為1600ml。將柱內的溶液抽干，加入1個床體積pH = 1的鹽酸溶液進行洗脫，再用1個床體積的蒸餾水洗脫吸附柱，1-乙基-3-甲基咪唑六氟磷酸鹽可被完全脫附。再加入1個床體積pH = 13的氫氧化鉀水溶液，可將活性炭pH調為9.0的弱堿性?；钚蕴靠芍貜褪褂枚啻?。
[0032]【不投加磷酸鉀對比實驗】具體步驟為:不添加磷酸鉀，其它處理操作與【投加磷酸鈉實驗】相同，測得達到吸附飽和可處理的溶液體積為500ml。
[0033]比較投加磷酸鹽前后溶液處理量，投加前處理水量為500