利用离子液体[BMIM]NTf2萃取硫酸铵溶液中丁酮肟的方法

摘要

本发明公开了一种利用离子液体[BMIM]NTf2萃取硫酸铵溶液中丁酮肟的方法。包括如下步骤：（1）将离子液体[BMIM]NTf2与含丁酮肟的硫酸铵溶液按1:1-1:5的体积比混合进行萃取，萃取温度为30-40℃，萃取时间为30min-40min，萃取完成后静置分层，上层为水相、下层为离子液体相，丁酮肟从水相中被富集到离子液体相中；（2）通过减压蒸馏的方法蒸出离子液体相中的丁酮肟，得到的离子液体[BMIM]NTf2循环利用。本发明采用难挥发、易回收、性质稳定的离子液体[BMIM]NTf2作为萃取剂，有效弥补了传统有机溶剂萃取方法的不足，同时具有操作简单、萃取迅速等优点。

权利要求

1.一种利用离子液体[BMIM]NTf2萃取硫酸铵溶液中的丁酮肟的方法，其特征在于包括如下步骤：（1）将离子液体与含丁酮肟的硫酸铵溶液按1:1-1:5体积比混合进行萃取，萃取温度为30-40℃，萃取时间为30min-40min，萃取完成后静置分层，上层为水相、下层为离子液体相，丁酮肟从水相中被富集到离子液体相中；

（2）通过减压蒸馏的方法蒸出离子液体相中的丁酮肟，得到的离子液体循环利用，离子液体为1-丁基-3-甲基咪唑双三氟甲烷磺酰亚胺盐；

所述的含丁酮肟的硫酸铵溶液中的丁酮肟含量为1000-10000ppm，硫酸铵浓度为

0-40wt%。

说明书

利用离子液体[BMIM]NTf2萃取硫酸铵溶液中丁酮肟的方

法

技术领域

[0001] 本发明涉及液液萃取领域和溶剂回收领域，特别是涉及一种利用离子液体[BMIM]NTf2萃取硫酸铵溶液中丁酮肟的方法。技术背景

[0002] 2-丁酮肟，又名甲乙酮肟（以下简称丁酮肟），广泛应用于多种行业，具有良好的市场前景。其主要用途有：（1）由于其低毒、低污染而被用于涂料、油墨、油漆的防结皮剂中；（2）用于聚氨酯封闭剂；（3）用于锅炉除氧剂，具有低毒、高效、速度快等优点且具有钝化保护作用；（4）作为有机合成中间体如硅橡胶固化剂的原料。

[0003] 目前生产丁酮肟有多种方法，主要可分为：酮胺法、催化氨氧化法、硝基部分加氢法、电化学还原法、肟交换法、水合肼法等，其中酮胺法是国内用于生产丁酮肟的主要方法之一。此法将硫酸羟胺或盐酸羟胺的水溶液与丁酮一起加入反应器中，混合反应一定时间后通入氨气或加入氨水中和，然后在同一反应器内静置分离得到粗丁酮肟和副产的硫酸铵水溶液，粗丁酮肟通过精馏分离后得到合格的产品。而副产的硫酸铵水溶液中含有丁酮肟，含量大约为1000-10000ppm，不仅降低了产品收率，且在硫酸铵结晶过程中有一定的有机物排放，造成环境污染，也不利于结晶后工艺废水的循环套用。所以需要选择合适的萃取剂和萃取技术来萃取硫酸铵溶液中的丁酮肟。

[0004] 目前，工业实践中一般采用传统的有机萃取剂如苯、氯仿、丁酮等来萃取硫酸铵溶液中的丁酮肟。虽然具有一定的萃取效果，但传统萃取剂基本为有机溶剂，挥发性大（容易造成萃取剂的损耗）、毒性强、环境污染严重，增加了操作风险和生产成本。同时萃取后的硫酸铵溶液溶解了部分萃取剂，需采用水蒸汽汽提等方法进行回收利用，以降低萃取剂损失，提高副产硫酸铵的质量，使工艺废水能循环套用，这也使得生产工艺更加复杂。因此，对于硫酸铵水溶液中丁酮肟的萃取，开展绿色、安全、高效的新型萃取剂的研究具有重要意义。

[0005] 离子液体是由有机阳离子和无机阴离子组成的室温下为液态的物质，它作为一种可用于替代挥发性有机溶剂的新型“绿色溶剂”，具有一系列传统有机溶剂无法比拟的优势，如较好的热稳定性和化学稳定性、难挥发、极低的蒸汽压、较强的溶解能力和较宽的液态范围、可设计性和可循环使用等，广泛应用于催化、电化学、有机合成和萃取分离等各个领域中。目前，在离子液体[BMIM]NTf2用于萃取分离方面已有相关研究及应用，但具体到将离子液体[BMIM]NTf2用于丁酮肟生产过程中副产的硫酸铵溶液里丁酮肟的萃取还未见报道。

发明内容

[0006] 本发明的目的是克服现有的有机溶剂萃取法所存在的萃取剂易挥发（造成萃取剂损耗）、毒性强、环境污染严重以及部分溶于水相造成二次污染等不足，提供一种利用离子液体[BMIM]NTf2萃取硫酸铵溶液中丁酮肟的方法。

[0007] 利用离子液体[BMIM]NTf2萃取硫酸铵溶液中的丁酮肟的方法包括如下步骤：

[0008] （1）将离子液体与含丁酮肟的硫酸铵溶液按1:1-1:5体积比混合进行萃取，萃取温度为30-40℃，萃取时间为30min-40min，萃取完成后静置分层，上层为水相、下层为离子液体相，丁酮肟从水相中被富集到离子液体相中；

[0009] （2）通过减压蒸馏的方法蒸出离子液体相中的丁酮肟，得到的离子液体循环利用，离子液体为1-丁基-3-甲基咪唑双三氟甲烷磺酰亚胺盐。

[0010] 所述的含丁酮肟的硫酸铵溶液中的丁酮肟含量为1000-10000ppm，硫酸铵浓度为0-40wt%。

[0011] 与现有的传统有机溶剂萃取方法相比，本发明的创新点在于利用热稳定性较高、粘度较低、水溶性很小的离子液体[BMIM]NTf2萃取硫酸铵溶液中的丁酮肟，具有操作简单、萃取迅速、萃取率高、离子液体易于回收再利用等优点。

具体实施方式

[0012] 利用离子液体[BMIM]NTf2萃取硫酸铵溶液中的丁酮肟的方法包括如下步骤：

[0013] （1）将离子液体与含丁酮肟的硫酸铵溶液按1:1-1:5体积比混合进行萃取，萃取温度为30-40℃，萃取时间为30min-40min，萃取完成后静置分层，上层为水相、下层为离子液体相，丁酮肟从水相中被富集到离子液体相中；

[0014] （2）通过减压蒸馏的方法蒸出离子液体相中的丁酮肟，得到的离子液体循环利用，离子液体为1-丁基-3-甲基咪唑双三氟甲烷磺酰亚胺盐。

[0015] 所述的含丁酮肟的硫酸铵溶液中的丁酮肟含量为1000-10000ppm，硫酸铵浓度为0-40wt%。

[0016] 本发明操作过程中将离子液体[BMIM]PF6和含丁酮肟的硫酸铵水溶液混合进行萃取，萃取完成后静置分层，待两相界面清晰后，取上层水相分析其中的丁酮肟浓度。通过分光光度法测定水中丁酮肟浓度，原理是丁酮肟在酸性介质中水解生成的羟胺与甲醛在加入过硫酸铵的条件下反应生成甲酰氧肟酸，甲酰氧肟酸可与三价铁离子生成红色络合物，在最大吸收波长500nm处用分光光度计测量吸光度即可得到水中丁酮肟的浓度。然后再根据总体系丁酮肟的质量平衡和萃取前后两相体积值，可以计算出离子液体中丁酮肟的浓度。

[0017] 本发明用以下实施例作进一步说明，但并不限于以下实施例，在不脱离前后所述宗旨的范围内，变化实施都包含在本发明的技术范围内。

[0018] 实施例1

[0019] 取丁酮肟浓度为5g/L(5000ppm)、硫酸铵浓度为0wt%的水溶液与离子液体[BMIM]NTf2各2ml，将两者以1:1的比例分别加入到刻度离心管中，再放入水浴振荡摇床里恒温振荡，振荡频率200Hz，温度控制在30℃左右，开启振荡，使两相充分混合。振荡30min后停止振荡，静置分层，上层为水相、下层为离子液体相，记录两相体积。取1ml水相，用去离子水稀释100倍后用分光光度法分析其中所含丁酮肟的浓度。然后再根据总体系丁酮肟的质量平衡和萃取前后两相体积值，可以计算出离子液体中丁酮肟的浓度。由此可计算出萃取分配比（离子液体相丁酮肟浓度/水相丁酮肟浓度）为2.61，萃取率为72.31%。

[0020] 实施例2

[0021] 取丁酮肟浓度为5g/L(5000ppm)、硫酸铵浓度为20wt%的水溶液与离子液体[BMIM]NTf2各2ml，将两者以1:1的比例分别加入到刻度离心管中，再放入水浴振荡摇床里恒温振荡，振荡频率200Hz，温度控制在30℃左右，开启振荡，使两相充分混合。振荡30min后停止振荡，静置分层，上层为水相、下层为离子液体相，记录两相体积。取1ml水相，用去离子水稀释100倍后用分光光度法分析其中所含丁酮肟的浓度。然后再根据总体系丁酮肟的质量平衡和萃取前后两相体积值，可以计算出离子液体中丁酮肟的浓度。由此可计算出萃取分配比为33.72，萃取率为97.2%。

[0022] 实施例3

[0023] 取丁酮肟浓度为5g/L(5000ppm)、硫酸铵浓度为40wt%的水溶液与离子液体[BMIM]NTf2各2ml，将两者以1:1的比例分别加入到刻度离心管中，再放入水浴振荡摇床里恒温振荡，振荡频率200Hz，温度控制在30℃左右，开启振荡，使两相充分混合。振荡30min后停止振荡，静置分层，上层为水相、下层为离子液体相，记录两相体积。取1ml水相，用去离子水稀释100倍后用分光光度法分析其中所含丁酮肟的浓度。然后再根据总体系丁酮肟的质量平衡和萃取前后两相体积值，可以计算出离子液体中丁酮肟的浓度。由此可计算出萃取分配比为33.72，萃取率为97.2%。

[0024] 实施例4

[0025] 取丁酮肟浓度为1g/L(1000ppm)、硫酸铵浓度为40wt%的水溶液与离子液体[BMIM]NTf2各2ml，将两者以1:1的比例分别加入到刻度离心管中，再放入水浴振荡摇床里恒温振荡，振荡频率200Hz，温度控制在30℃左右，开启振荡，使两相充分混合。振荡30min后停止振荡，静置分层，上层为水相、下层为离子液体相，记录两相体积。取1ml水相，用去离子水稀释100倍后用分光光度法分析其中所含丁酮肟的浓度。然后再根据总体系丁酮肟的质量平衡和萃取前后两相体积值，可以计算出离子液体中丁酮肟的浓度。由此可计算出萃取分配比为7.03，萃取率为87.54%。

[0026] 实施例5

[0027] 取丁酮肟浓度为10g/L(10000ppm)、硫酸铵浓度为40wt%的水溶液与离子液体[BMIM]NTf2各2ml，将两者以1:1的比例分别加入到刻度离心管中，再放入水浴振荡摇床里恒温振荡，振荡频率200Hz，温度控制在30℃左右，开启振荡，使两相充分混合。振荡40min后停止振荡，静置分层，上层为水相、下层为离子液体相，记录两相体积。取1ml水相，用去离子水稀释100倍后用分光光度法分析其中所含丁酮肟的浓度。然后再根据总体系丁酮肟的质量平衡和萃取前后两相体积值，可以计算出离子液体中丁酮肟的浓度。由此可计算出萃取分配比为20.12，萃取率为95.27%。

[0028] 实施例6

[0029] 取1ml离子液体[BMIM]NTf2与5ml丁酮肟浓度为5g/L(5000ppm)、硫酸铵浓度为40wt%的水溶液，将两者以1:5的比例分别加入到刻度离心管中，再放入水浴振荡摇床里恒温振荡，振荡频率200Hz，温度控制在30℃左右，开启振荡，使两相充分混合。振荡40min后停止振荡，静置分层，上层为水相、下层为离子液体相，记录两相体积。取1ml水相，用去离子水稀释100倍后用分光光度法分析其中所含丁酮肟的浓度。然后再根据总体系丁酮肟的质量平衡和萃取前后两相体积值，可以计算出离子液体中丁酮肟的浓度。由此可计算出萃取分配比为20.58，萃取率为80.45%。

[0030] 实施例7