一种从合成1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐副产废水中回收溴化钠和四氟硼酸钠的方法

文档序号：372466 发布日期：2021-12-10 浏览：32次 >En<

阅读说明：本技术 一种从合成1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐副产废水中回收溴化钠和四氟硼酸钠的方法 (Method for recovering sodium bromide and sodium tetrafluoroborate from byproduct wastewater generated in synthesis of 1-butyl-3-methylimidazolium tetrafluoroborate ) 是由张锁江王均凤王道广魏泽威聂毅于 2021-11-01 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种从合成1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐副产废水中回收溴化钠和四氟硼酸钠的方法,其属于废水资源化处理及盐分分离技术领域。将副产废水中蒸发浓缩结晶得到溴化钠固体、产品水和浓缩水相L2；将浓缩水相L2冷却结晶、过滤、分离后得到固相混盐S1和冷却母液L4；将混盐固相S1在水中进行溶解结晶,得到四氟硼酸钠固体和溶解母液L3。本发明还可以将溶解母液L3和冷却母液L4混合后返回蒸发浓缩结晶工序进入下一循环。采用本发明提供的回收溴化钠和四氟硼酸钠的方法不产生工业三废、操作简便、能耗低、效率高。该回收方法经济、高效、绿色,适合大规模的工业化推广。(The invention discloses a method for recovering sodium bromide and sodium tetrafluoroborate from byproduct wastewater generated in the synthesis of 1-butyl-3-methylimidazolium tetrafluoroborate, belonging to the technical field of wastewater resource treatment and salt separation. Evaporating, concentrating and crystallizing the byproduct wastewater to obtain sodium bromide solid, product water and a concentrated water phase L2; cooling, crystallizing, filtering and separating the concentrated water phase L2 to obtain solid phase mixed salt S1 and cooled mother liquor L4; and dissolving and crystallizing the mixed salt solid phase S1 in water to obtain sodium tetrafluoroborate solid and a dissolved mother solution L3. The invention can also mix the dissolving mother liquor L3 and the cooling mother liquor L4, return to the evaporation concentration crystallization process and enter the next cycle. The method for recovering the sodium bromide and the sodium tetrafluoroborate does not generate industrial three wastes, and has simple and convenient operation, low energy consumption and high efficiency. The recovery method is economical, efficient and green, and is suitable for large-scale industrial popularization.)

技术领域

本发明属于废水资源化处理及盐分分离技术领域，尤其涉及一种从合成1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐副产废水中回收溴化钠和四氟硼酸钠的方法。

背景技术

离子液体以其优异的物理化学性能近年来在化学、化工、生物等领域得到迅速推广应用。离子液体的规模化合成是离子液体大规模应用的前提和基础。1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐([Bmim]BF₄)是已工业化应用的离子液体之一，其合成路线之一是通过1-丁基-3-甲基咪唑溴盐([Bmim]Br)与四氟硼酸钠(NaBF₄)在水和二氯甲烷组成的双相体系中进行同步反应-萃取，具体反应方程式如下：[Bmim]Br(水相)+NaBF₄(水相)→[Bmim]BF₄(有机相)+NaBr(水相)反应完成后在有机相得到目标产品1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐，剩余的水相即为合成1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐副产废水，其中，溴化钠含量较高，还含有少量未参与反应初始阶段加入的过量四氟硼酸钠。目前，尚缺乏有效的手段将这一副产废水进行处理，废水外排或直接蒸发，既不环保也未能实现资源的高值化利用，亟需一种有效的手段，将废水中的溴化钠和四氟硼酸钠资源化回收利用。

发明内容

针对上述背景技术中的不足，本发明提出一种从合成1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐副产废水中回收溴化钠和四氟硼酸钠的方法，解决了现有技术中尚缺乏有效的手段将这一副产废水进行处理的问题。本发明提供的一种从合成1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐副产废水中回收溴化钠和四氟硼酸钠的方法，将合成1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐副产废水中的溴化钠、四氟硼酸钠单独分离出来，同时将其中的水分也加以回收，实现了合成1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐副产废水的资源化利用，具有效率高、流程简单、能耗低等优点。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种从合成1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐副产废水中回收溴化钠和四氟硼酸钠的方法，所述的方法将合成1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐副产废水经过三步结晶制得溴化钠和四氟硼酸钠，并得到产品水，其具体包括以下步骤：

(1)蒸发浓缩结晶：将合成1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐副产废水进行蒸发，蒸发温度为50～115℃，收集蒸发出来的水分作为产品水，当浓缩相中四氟硼酸钠达到饱和浓度时停止蒸发，分离后得到浓缩水相L2和溴化钠固体；

(2)冷却结晶：将步骤(1)所得浓缩水相L2冷却至0～60℃进行结晶，结晶母液在冷却结晶器中的停留时间为10～60min，分离后得到冷却结晶母液L4和固相混盐S1；

(3)溶解结晶：向步骤(2)所得固相混盐S1加入溶解水，使固相混盐S1进行溶解再结晶，溶解再结晶温度为0～55℃，分离得到溶解母液L3和四氟硼酸钠固体。

优选的，步骤(1)所述的合成1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐副产废水中，溴化钠的含量为500～800g/L，四氟硼酸钠的含量为5～80g/L。

优选的，步骤(2)所述的冷却结晶温度比步骤(1)中蒸发温度低30～100℃。

优选的，步骤(2)所述的固相混盐S1中含有四氟硼酸钠和溴化钠组合或四氟硼酸钠、溴化钠和二水溴化钠组合；所述四氟硼酸钠、溴化钠与二水溴化钠的质量比为1:(0.01～0.08):(0～0.4)。

优选的，步骤(3)所述的溶解水的加入量与固相混盐的质量比为1:(4～120)。

优选的，步骤(2)所述的冷却结晶母液L4中，溴化钠的含量为580～725g/L，四氟硼酸钠的含量为100～240g/L。

优选的，步骤(3)所述的溶解母液L3中，溴化钠的含量为50～700g/L，四氟硼酸钠的含量为100～1000g/L。

优选的，还可以将步骤(3)中溶解母液L3与步骤(2)中冷却结晶母液L4混合后，再返回步骤(1)进入下一循环。

本发明的优点和有益效果：

(1)本发明提供了从合成1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐副产废水中回收溴化钠和四氟硼酸钠的方法，该方法通过三步结晶将副产废水中的溴化钠和四氟硼酸钠完全回收，同时将其中的水分回收，产生的母液可以循环利用，工艺过程无二次废弃物外排。因此，本发明公开的从合成1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐副产废水中回收溴化钠和四氟硼酸钠的方法，效率高、环境效益好，是一种真正高效、绿色的分离工艺。

(2)本发明提供的该制备方法仅需设置结晶装置，流程简便，设备少，投资成本低，产品价值提升幅度高，是一种极其经济的工艺。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对实施例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一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明工艺流程图。

具体实施方式

为了进一步了解本发明，下面结合实施例对本发明的优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点而不是对本发明要求的限制。

本发明所使用的技术术语或科学术语，若无特殊说明，均为本领域技术人员所理解的通常意义。

下面将结合具体实施例及附图详细的对本发明提供的一种从合成1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐副产废水中回收溴化钠和四氟硼酸钠的方法进行说明，本发明的保护范围不受以下实施例的限制。

实施例1

一种从合成1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐副产废水中回收溴化钠和四氟硼酸钠的方法，其工艺流程图如图1所示，具体步骤如下：

(1)蒸发浓缩结晶：将合成1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐副产废水进行蒸发，蒸发温度为50～115℃；其中，合成1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐副产废水中，溴化钠的含量为500～800g/L，四氟硼酸钠的含量为5～80g/L；收集蒸发出来的水分作为产品水，当浓缩相中四氟硼酸钠达到饱和浓度时停止蒸发，分离后得到浓缩水相L2和溴化钠固体。

(2)冷却结晶：将步骤(1)所得浓缩水相L2冷却至0～60℃进行结晶，其冷却结晶温度比步骤(1)中蒸发温度低30～100℃，结晶母液在冷却结晶器中的停留时间为10～60min，分离后得到冷却结晶母液L4和固相混盐S1；其中，固相混盐S1中含有四氟硼酸钠和溴化钠组合或四氟硼酸钠、溴化钠和二水溴化钠组合，四氟硼酸钠、溴化钠与二水溴化钠的质量比为1:(0.01～0.08):(0～0.4)；冷却结晶母液L4中，溴化钠的含量为580～725g/L，四氟硼酸钠的含量为100～240g/L。

(3)溶解结晶：向步骤(2)所得固相混盐S1中加入溶解水，其溶解水的加入量与固相混盐S1的质量比为1:(4～120)，使固相混盐S1进行溶解再结晶，溶解再结晶温度为0～55℃，分离得到溶解母液L3和四氟硼酸钠固体；其中，溶解母液L3中，溴化钠的含量为50～700g/L，四氟硼酸钠的含量为100～1000g/L；再将所得溶解母液L3与步骤(2)所得冷却结晶母液L4混合后，再返回步骤(1)进入下一循环。

实施例2