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    離子液體——新型的環(huán)境友好的“綠色溶劑”

    閱讀次數:     發(fā)布時(shí)間:2018-10-24 10:56:46
        離子液體作為一類(lèi)新型的環(huán)境友好的“綠色溶劑”,具有很多獨特的性質(zhì),在很多領(lǐng)域有著(zhù)誘人的應用前景。本文簡(jiǎn)單介紹了離子液體的發(fā)展和特點(diǎn),對離子液體在制漿造紙中的應用及前景做了綜述。
    1 離子液體的特點(diǎn)
        離子液體,即在室溫或室溫附近溫度下呈液態(tài)的由離子構成的物質(zhì),又稱(chēng)為室溫離子液體(room temperature ionic liquid)、室溫熔融鹽(roomtemperature molten salts)、有機離子液體等,目前還無(wú)統一的名稱(chēng),但傾向于簡(jiǎn)稱(chēng)離子液體。
        離子液體之所以能迅速崛起,并引起世界各國的重視,這與其特有的特性有關(guān)。與傳統溶劑相比,離子液體具有如下特點(diǎn):
        (1) 液體狀態(tài)溫度范圍寬,其熔點(diǎn)在– 96℃——300℃之間,且具有良好的物理和化學(xué)穩定性;
        (2) 通常無(wú)色無(wú)臭,蒸汽壓低,不易揮發(fā),消除了有機物質(zhì)揮發(fā)而導致的環(huán)境污染問(wèn)題;
        (3) 對大量的無(wú)機和有機物質(zhì)具有良好的溶解能力,并具有溶劑和催化劑的雙重功能,可作為許多化學(xué)反應的溶劑或催化活性載體;
        (4) 具有較大的極性可調控性,可以形成兩相或多相體系,適合用作分離溶劑或構成反應分離耦合新體系;
        (5) 電化學(xué)穩定性高,具有較高的電導率和較寬的電化學(xué)窗口,可用作電化學(xué)反應介質(zhì)和電池溶液;
        (6) 具有可設計性,離子液體性質(zhì)可以通過(guò)調節陰陽(yáng)離子的種類(lèi)進(jìn)行組合,被稱(chēng)之為“綠色可設計溶劑”,理論上可根據需要,設計出滿(mǎn)足不同體系需求種類(lèi)的離子液體。
    由于具有這些特殊性質(zhì),離子液體被公認為是繼超臨界流體和雙水相之后的第三種綠色溶劑。
    2  離子液體在制漿造紙中的應用
        Myllymake將離子液體用于制漿造紙,能有效地脫除植物纖維原料中的木質(zhì)素和半纖維素。相比于傳統的制漿造紙技術(shù),該工藝條件溫和,而且更加綠色環(huán)保。
        胡湛波教授提出了以制漿造紙為平臺的生物煉制新模式。并對該思路的可操作性做了詳細的分析。該模式在傳統制漿方法的原料分切預處理后和蒸煮前,增加水溶液抽提預處理工藝。植物纖維原料或其加工廢棄物在蒸煮制漿前,經(jīng)過(guò)水溶液抽提溶出半纖維素等糖類(lèi)物質(zhì),抽提液經(jīng)過(guò)分離后采用微生物發(fā)酵生產(chǎn)乙醇和(或)其他化工化學(xué)品;水溶液抽提殘渣用傳統方法制成紙漿。
        該工藝具有如下優(yōu)點(diǎn):(1)可提取半纖維素等糖類(lèi)用于煉制發(fā)酵生產(chǎn)乙醇和其他化學(xué)品;(2)經(jīng)過(guò)抽提半纖維素等糖類(lèi)后的植物纖維原料,具有良好的滲透擴散性能,為制漿過(guò)程中深層木素的迅速溶出提供了通道,提高蒸煮藥劑對木質(zhì)素的選擇性,在蒸煮過(guò)程木質(zhì)素容易溶出,縮短蒸煮時(shí)間,減少化學(xué)品消耗,降低黑液的污染負荷和堿回收的處理成本;(3)大幅度減少有機溶劑制漿過(guò)程降解于蒸煮殘液中的半纖維素等糖類(lèi)比例,降低了分離蒸煮殘液中糖類(lèi)和有機溶劑的難度。
        參照此模式,筆者認為可以將離子液體與制漿造紙的原料相結合,為制漿造紙業(yè)的發(fā)展提供新的思路。如可以利用離子液體預處理制漿原料(如木材、草類(lèi)等)再進(jìn)入下一步的制漿過(guò)程,因為離子液體可以使纖維原料發(fā)生潤漲,結構變得更疏松,使化學(xué)藥品更容易滲透進(jìn)纖維原料內部;也可以在蒸煮前預處理提取半纖維素,提高資源的綜合利用??梢哉f(shuō)離子液體作為第三代綠色溶劑,也可以為紙漿造紙的生產(chǎn)及原料的綜合利用提供了一種強有力的技術(shù)手段,而所有這些都等待著(zhù)相關(guān)的造紙工作者做進(jìn)一步的研究。
    3 展望
        (1)作為一種新型溶劑,離子液體以其不揮發(fā)、溶解能力強、可循環(huán)再利用等諸多優(yōu)點(diǎn),在現代工業(yè)應用方面顯示出較強的優(yōu)勢,并對造紙行業(yè)提供了改革和創(chuàng )新的思路。但是,離子液體離真正工業(yè)化應用還有很長(cháng)一段距離,這主要是由于離子液體本身的一些性質(zhì)決定的:離子液體黏度高;離子液體生產(chǎn)成本高;離子液體制備過(guò)程復雜。
        (2)面對當前的環(huán)境危機、能源危機,生物質(zhì)廢棄物的能源轉化已成為國內外研究的熱 點(diǎn)。而離子液體對生物質(zhì)預處理的特殊作用,為生物煉制工業(yè)提供了新的思路和方法。間接地為以制漿造紙為平臺的生物煉制新模式注入了新的活力。
        (3)開(kāi)展制漿造紙與生物質(zhì)精煉相結合的研究,對我國植物纖維資源的高效利用、環(huán)境保護以及提高制漿造紙工業(yè)和林產(chǎn)業(yè)的經(jīng)濟效益都具有現實(shí)和長(cháng)遠的意義。而離子液體的引入,無(wú)疑可以起到橋梁作用,有力促進(jìn)兩者的結合。

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