一种制备再生纤维素材料用溶剂的回收方法和回收装置与流程

1.本发明属于溶剂回收技术领域，涉及一种制备再生纤维素材料用溶剂的回收方法和回收装置，具体涉及一种规模化制备再生纤维素材料用离子液体的回收方法和回收装置。


背景技术：

2.离子液体是一种制备再生纤维素材料的绿色溶剂，以离子液体为溶剂直接溶解纤维素得到纤维素离子液体溶液，再将纤维素溶液凝固成型制备再生纤维素材料。与传统生产再生纤维素材料的粘胶法工艺相比，采用离子液体制备再生纤维素材料的制备工艺更为绿色环保。不仅如此，采用离子液体制备再生纤维素材料的过程中，离子液体可以反复回收使用，但是必须保证回收的离子液体质量稳定并达到足够高的回收率，才能够确保最终获得的再生纤维素材料的质量和成本达到推广应用的要求。
3.由于离子液体优异的溶解能力，实际规模化生产大体量的投入及高频次反复回收使用过程中，生产用原材物料、设备流程中的各种杂质会快速累积到回收离子液体中，导致离子液体纯度不断降低，对后续生产造成了不利影响：如离子液体的溶解能力不断下降会导致规模化的溶解工艺波动始终无法稳定、产品性能指标无法实现稳定控制、再生纤维素材料外观颜色深、回收工艺波动无法稳定控制等，严重影响正常生产运行；而且由于离子液体价格昂贵，丢弃这些回收离子液体或者批量置换新的离子液体会对生产成本、环境产生非常不利的影响。


技术实现要素：

4.为了改善现有技术的不足，本发明提供一种制备再生纤维素材料用溶剂的回收方法和回收装置，具体的提供一种规模化、连续化制备再生纤维素材料用离子液体的回收方法和回收装置。所述回收方法和回收装置能够实现制备再生纤维素材料用溶剂、特别是规模化制备再生纤维素材料用离子液体的低成本、高回收率的连续回收使用，且回收100次、甚至800次以上时的溶剂质量依然稳定。
5.本发明目的是通过如下技术方案实现的：
6.一种制备再生纤维素材料用溶剂的回收方法，所述回收方法包括以下步骤：
7.1)将含有待回收的制备再生纤维素材料用溶剂的水溶液进行第一级过滤；
8.2)将步骤1)的第一级过滤后的水溶液经过树脂处理后进行第二级过滤；
9.3)将步骤2)的第二级过滤后的水溶液进行膜分离；
10.4)将步骤3)的膜分离后的水溶液进行减压蒸发，得到含有浓缩的溶剂的水溶液和蒸发冷凝水；
11.5)将步骤4)的含有浓缩的溶剂的水溶液进行第三级过滤，将过滤后的水溶液回用至制备再生纤维素材料工艺；
12.或者，所述回收方法包括以下步骤：
13.1)将含有待回收的制备再生纤维素材料用溶剂的水溶液进行第一级过滤；
[0014]2’
)将步骤1)的第一级过滤后的水溶液进行膜分离；
[0015]3’
)将步骤2’)的膜分离后的水溶液经过树脂处理后进行第二级过滤；
[0016]4’
)将步骤3’)的第二级过滤后的水溶液进行减压蒸发，得到含有浓缩的溶剂的水溶液和蒸发冷凝水；
[0017]
5)将步骤4’)的含有浓缩的溶剂的水溶液进行第三级过滤，将过滤后的水溶液回用至制备再生纤维素材料工艺。
[0018]
本发明还进一步提供一种制备再生纤维素材料用溶剂的回收装置，具体的，该回收装置用于实施上述的回收方法，所述回收装置包括依次相连设置的第一级过滤系统、树脂系统、第二级过滤系统、膜分离系统、减压蒸发系统和第三级过滤系统，或者所述回收装置包括依次相连设置的第一级过滤系统、膜分离系统、树脂系统、第二级过滤系统、减压蒸发系统和第三级过滤系统。
[0019]
本发明针对的是制备再生纤维素材料用溶剂的大规模批量化生产，注重高效、连续性和稳定性，上述技术方案的有益效果为：
[0020]
1.本发明提出了一种适用于制备再生纤维素材料用溶剂的大规模批量化(万吨级以上溶剂回收能力)、低成本(例如amimcl离子液体的回收成本《130元/t)、连续稳定且回收率极高(例如回收率达到99.5％以上，且回收100次、甚至800次以上的溶剂质量仍完全符合工艺使用的要求)的回收方法和装置。
[0021]
2.本发明提出了一种多级过滤的回收工艺和装置，特别是在减压蒸馏步骤后还设计了一步过滤，正是这一步的过滤导致回收溶剂的质量进一步提升，使得再生纤维素材料制备工序中过滤器的使用周期延长了5-10倍，说明所述回收工艺对于后续再生纤维素材料制备工艺的连续稳定性发挥了关键作用。
[0022]
3.本发明还有效改进了减压蒸馏步骤的工艺条件，出乎意料的发现，当采用本发明的减压蒸馏时，根据不同浓度的溶剂水溶液的沸点情况，进行分段式减压蒸馏，大幅度降低了单一蒸馏方式存在的能源消耗高问题，并且通过优化减压蒸馏工艺条件，降低了蒸馏的加热温度，极大缓解了因局部受热导致的溶剂部分发生热分解的问题，保证了溶剂的纯度和回收率。
[0023]
4.本发明处理后的制备再生纤维素材料用溶剂的纯度、外观颜色、溶解性能等各项指标控制稳定性问题得到有效解决，回收100次、甚至800次以上的制备再生纤维素材料用溶剂质量依然稳定，完全可以满足纤维素材料制备工艺的要求，有效解决了现有纤维素材料制备工艺中溶解工艺稳定性差、成品质量及稳定性差的问题，生产过程连续稳定性和产品质量显著提升。
[0024]
5.采用本发明的工艺和装置，实现了制备再生纤维素材料用溶剂、水的闭环式循环使用，冷凝水100％回用，制备再生纤维素材料用溶剂的回收率达到99.5％以上。
附图说明
[0025]
图1为本发明一个优选方案所述的制备再生纤维素材料用溶剂的回收工艺流程图。
[0026]
图2为实施例1回收后的离子液体溶解纤维素后的混合溶液的光学图。
[0027]
图3为实施例2回收后的离子液体溶解纤维素后的混合溶液的光学图。
[0028]
图4为实施例3回收后的离子液体溶解纤维素后的混合溶液的光学图。
[0029]
图5为对比例1回收后的离子液体溶解纤维素后的混合溶液的光学图。
具体实施方式
[0030]
本技术的发明人通过规模化生产实践发现，首先，影响回收制备再生纤维素材料用溶剂是否符合生产使用要求的决定因素是制备再生纤维素材料用溶剂的杂质含量或纯度，杂质含量在一定范围内的回收制备再生纤维素材料用溶剂才能符合生产使用的要求；其次，制备再生纤维素材料用溶剂的回收率达到99.5％以上，才能够保证最终产品较粘胶法产品具有明显的、突出的成本优势；第三，回收过程能源消耗的控制同样是保证最终产品成本的关键所在。因此，必须对规模化制备再生纤维素材料用溶剂进行纯化处理和能源高效综合利用，以实现制备再生纤维素材料用溶剂的质量稳定、低成本、高回收率的连续回收使用。
[0031]
本实施例提供一种制备再生纤维素材料用溶剂的回收方法，特别是一种制备再生纤维素材料用溶剂的连续回收方法，所述回收方法包括以下步骤：
[0032]
1)将含有待回收的制备再生纤维素材料用溶剂的水溶液进行第一级过滤；
[0033]
2)将步骤1)的第一级过滤后的水溶液经过树脂处理后进行第二级过滤；
[0034]
3)将步骤2)的第二级过滤后的水溶液进行膜分离；
[0035]
4)将步骤3)的膜分离后的水溶液进行减压蒸发，得到含有浓缩的溶剂的水溶液和蒸发冷凝水；
[0036]
5)将步骤4)的含有浓缩的溶剂的水溶液进行第三级过滤，将过滤后的水溶液回用至制备再生纤维素材料工艺；
[0037]
或者，所述回收方法包括以下步骤：
[0038]
1)将含有待回收的制备再生纤维素材料用溶剂的水溶液进行第一级过滤；
[0039]2’
)将步骤1)的第一级过滤后的水溶液进行膜分离；
[0040]3’
)将步骤2’)的膜分离后的水溶液经过树脂处理后进行第二级过滤；
[0041]4’
)将步骤3’)的第二级过滤后的水溶液进行减压蒸发，得到含有浓缩的溶剂的水溶液和蒸发冷凝水；
[0042]
5)将步骤4’)的含有浓缩的溶剂的水溶液进行第三级过滤，将过滤后的水溶液回用至制备再生纤维素材料工艺。
[0043]
在上述方法中，本发明是采用多级过滤的方式，并结合溶剂和水的闭环式循环，以此能够实现溶剂的高效回收，获得的回收率达到99.5％以上，且经过回收100次、甚至800次后得到的溶剂的质量仍旧稳定。而且，溶剂和水的闭环式循环可以有效控制再生纤维素材料的生产成本；水的循环使用大幅度减少了再生纤维素材料制备过程新鲜水消耗，降低了生产成本(例如：传统的制备方法新鲜水消耗量为生产每吨再生纤维素膜消耗18m3新鲜水，而实现水的闭环式循环后，生产每吨再生纤维素膜的新鲜水消耗量降至3m3)。
[0044]
具体地，所述多级过滤包括针对含有待回收的制备再生纤维素材料用溶剂的水溶液的第一级过滤，针对经过树脂处理后的水溶液的第二级过滤，针对经过减压蒸发处理后的含有浓缩的溶剂的水溶液的第三级过滤。
[0045]
根据本发明的实施方案，第一级过滤时使用的过滤器包括但不限于石英砂过滤器、纤维束过滤器、y型过滤器、烛式过滤器和袋式过滤器中的至少一种，第一级过滤处理能够保证高效率过滤并去除含有待回收的溶剂的水溶液中的不溶性杂质，如机械杂质、油脂和悬浮物等，得到浊度《5ntu的澄清的含有待回收的溶剂的水溶液，保证溶液进入树脂处理系统时不会对树脂产生污染或者堵塞，或者保证溶液进入膜分离系统时不会对膜造成损伤或者加剧膜堵塞。
[0046]
根据本发明的实施方案，第二级过滤时使用的过滤器包括但不限于y型过滤器、烛式过滤器和袋式过滤器中的至少一种，第二级过滤处理能够去除经过树脂处理后的溶液中的不溶性杂质，如悬浮物和杂质沉淀等，确保溶液进入膜分离系统时不会对膜造成损伤或者加剧膜堵塞，或者确保进入减压蒸发流程中不会附着在蒸发系统及换热器内表面影响蒸发效率或堵塞通路。
[0047]
根据本发明的实施方案，第三级过滤时使用的过滤器包括但不限于离心机、板框式压滤机、密闭板式过滤器和烛式过滤器中的至少一种，第三级过滤处理能够去除浓缩过程富集或者析出的悬浮物及杂质沉淀(包括但不限于小分子聚合物、有色杂质及钙镁碳酸盐沉淀等)，同时对含有浓缩的溶剂的水溶液进行脱色处理。
[0048]
本文中，如果没有特殊的说明，术语“水溶液”均是指含有溶剂的水溶液。
[0049]
根据本发明的实施方案，步骤1)中，所述含有待回收的溶剂的水溶液来自再生纤维素材料的制备工艺，如所述含有待回收的溶剂的水溶液来自再生纤维素材料的制备工艺中任何一个可以产生需要待回收的溶剂的水溶液的工序均可。
[0050]
示例性地，所述含有待回收的溶剂的水溶液来自再生纤维素材料的凝固和洗涤工序，再生纤维素材料的制备过程中，纺丝或挤出成型后的纤维素需要经过凝固浴进行凝固、经过洗涤工序进行浸泡和洗涤，在此过程中会形成大量含有溶剂的水溶液。
[0051]
示例性地，所述含有待回收的溶剂的水溶液来自废胶回收工序，所述废胶回收工序例如包括纤维素溶解工序工艺调整或者更换设备备件或者停开机过程产生的废胶，再生纤维素材料断头过程产生的含有较多溶剂的废料，产生的废胶或废料送至废胶回收工序进行粉碎、浸泡过滤处理，收回废胶或者废料中的溶剂时会产生含有溶剂的水溶液。
[0052]
示例性地，所述含有待回收的溶剂的水溶液来自过滤系统刷洗工序，所述过滤系统刷洗工序例如包括含有溶剂的过滤器堵塞后的刷洗水。
[0053]
根据本发明的实施方案，通过对再生纤维素材料的制备工艺中的溶剂组分进行收集处理，以保证溶剂的回收率。
[0054]
根据本发明的实施方案，步骤1)中，所述含有待回收的溶剂的水溶液中含有溶剂、水和杂质，所述杂质包括可溶性杂质和不溶性杂质，示例性地，所述杂质包括但不限于机械杂质、油脂和悬浮物等不溶性杂质，以及聚合物、无机化合物、有机化合物等可溶性杂质；例如包括但不限于再生纤维素材料碎料、铁锈铁渣、尘埃颗粒、设备润滑油、细小密封材料、未溶解的纤维毛、水溶性化合物或小分子聚合物等。这些杂质组分可以通过本发明的多级过滤、并结合树脂处理、膜分离处理和减压蒸发等工艺很好地去除。
[0055]
根据本发明的实施方案，步骤1)中，所述含有待回收的溶剂的水溶液中溶剂的质量百分含量为10-30wt％(例如为10wt％、12wt％、15wt％、18wt％、20wt％、22wt％、25wt％、28wt％或30wt％)，水的质量百分含量为67.5-89.5wt％(例如为67.5wt％、70wt％、72wt％、
75wt％、78wt％、80wt％、82wt％、85wt％、88wt％或89.5wt％)，杂质的质量百分含量为0.5-2.5wt％(例如为0.5wt％、1wt％、1.5wt％、2wt％或2.5wt％)。含有待回收的溶剂的水溶液中溶剂的浓度控制在10-30wt％时，能够获得高过滤除杂的效率的同时还能实现低成本的溶剂回收效果。可以理解，若是含有待回收的溶剂的水溶液中溶剂的浓度大于30wt％时，其也同样适用于本技术的方案，只是由于浓度太高，会影响过滤除杂的效果和效率，无法达到回收装备设计的回收能力，从而影响回收效率、增加回收成本，进一步的导致再生纤维素材料制备成本提升而削弱其推广应用价值；若是含有待回收的溶剂的水溶液中溶剂的浓度小于10wt％时，其也同样适用于本技术的方案，只是由于浓度太低，会增加浓缩处理(如减压蒸发工艺)的能源消耗，会造成回收成本的提高，同样会导致再生纤维素材料制备成本提升而削弱其推广应用价值。
[0056]
根据本发明的实施方案，步骤1)中，所述溶剂为离子液体。
[0057]
根据本发明的实施方案，所述离子液体选自阳离子与阴离子所形成的熔点低于100℃的有机熔融盐，优选为能够溶解所述纤维素的熔融盐。
[0058]
其中，所述阳离子选自取代或未取代的咪唑、吡啶、吡咯、胺、膦、胆碱、二氮杂二环、氨基酸型阳离子中的至少一种。例如，取代基可以为c
1-12
烷基、c
2-12
烯基、c
1-c
12
烷氧基c
1-c
12
烷基、羟基、羟基c
1-12
烷基、c
6-12
芳基、c
6-12
芳基c
1-12
烷基、c
6-12
芳基c
1-12
烷氧基等中的至少一种；优选为c
1-6
烷基、c
2-6
烯基、羟基、羟基c
1-6
烷基、苯基、c
6-10
芳基c
1-6
烷基、c
6-10
芳基c
1-6
烷氧基中的至少一种，又如为甲基、乙基、丁基、戊烷基、烯丙基、羟基、甲氧甲基、羟乙基、苯基、苯甲基、间甲氧基苯基、间甲氧基苯甲基中的至少一种。示例性地，所述阳离子可以选自：1-乙基-3-甲基咪唑阳离子([emim])、3-甲基咪唑阳离子([mim])、1-丙基-3-甲基咪唑阳离子([pmim])、1-烯丙基-3-甲基咪唑阳离子([amim])、1-丁基-3-甲基咪唑阳离子([bmim])、1-丁基-2,3-二甲基咪唑阳离子([bmmim])、1,3-二甲基咪唑阳离子([mmim])、1-甲氧乙基-3甲基咪唑阳离子([meoemim])、1-甲氧甲基-3甲基咪唑阳离子([meommim])、1-羟基-3-甲基-咪唑阳离子([hmim])、1-(2-羟乙基)-3-甲基咪唑阳离子([hoemim])、1-甲基-3-苯甲基咪唑阳离子([mbzim])、1-戊烷基-3-甲基咪唑阳离子([pemim])、1-苯甲基-3-甲基咪唑阳离子([bzmim])、1-间甲氧基苯甲基-3-甲基咪唑阳离子([meobzmim])、1-间甲基苯甲基-3-甲基咪唑阳离子([mebzmim])、n-甲基吡啶阳离子([mpyr])、n-乙基吡啶阳离子([epyr])、n-丁基吡啶阳离子([bpyr])、n-正己基吡啶阳离子([hpyr])、1-丁基-3-甲基吡咯烷鎓离子([bmpyrr])、三(2-羟乙基)甲基胺([thema])、四丁基胺([tba])、四丁基膦([pbu4])、甘氨酸阳离子([gly])、胆碱阳离子([ch])、1,5-二杂氮二环[4.3.0]酮-5-烯([dbnh])等阳离子中的至少一种。更优选地，所述阳离子选自：1-乙基-3-甲基咪唑阳离子([emim])、1-烯丙基-3-甲基咪唑阳离子([amim])、1-丁基-3-甲基咪唑阳离子([bmim])、胆碱阳离子([ch])中的至少一种。
[0059]
其中，所述阴离子选自卤素阴离子、有机酸根离子、有机酸酯阴离子、氨基酸型阴离子等中的至少一种。例如，所述阴离子选自：氯离子([cl])、溴离子([br])、氟离子([f])、甲酸根离子([hcoo])、醋酸根离子([ch3coo]或[ac])、羟基乙酸根离子([hoch2coo])、丙酸根离子([ch3ch2coo]或[opr])、丁酸根离子([ch3ch2ch2coo]或[obu])、辛酸根([oct])、苯甲酸根离子([c6h5coo]或[phcoo])、乳酸根离子([ch3ch(oh)coo]或[lac])、巯基乙酸根离子([hsch2coo])、六氟磷酸根离子([pf6])、三氟硼酸根([bf3])、甲基磷酸酯离子([(meo)
hpo2]或[mp])、二甲基磷酸酯离子([(meo)2po2]或[dmp])、二乙基磷酸酯离子([(eto)2po2]或[dep])、甲基磺酸酯阴离子([meoso3])、三氟甲基磺酸酯阴离子([cf3so3])、甘氨酸阴离子([gly])、赖氨酸阴离子([lys])、缬氨酸阴离子([val])、二氰胺阴离子([n(cn)2]或[dca])、双三氟甲基磺酰亚胺([tf2n])等阴离子中的至少一种。更优选地，所述阴离子选自：氯离子([cl])、甲酸根离子([hcoo])、醋酸根离子([ac])、甲基磷酸酯离子([(meo)hpo2]或[mp])、二甲基磷酸酯离子([(meo)2po2]或[dmp])、二氰胺阴离子([n(cn)2]或[dca])中的至少一种。
[0060]
根据本发明的实施方案，所述离子液体可选自：1-乙基-3-甲基咪唑氯盐离子液体([emim][cl])、1-乙基-3-甲基咪唑溴盐离子液体([emim][br])、1-乙基-3-甲基咪唑甲酸盐离子液体([emim][hcoo])、1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐离子液体([emim][ac])、1-乙基-3-甲基咪唑辛酸盐离子液体([emim][oct])、1-乙基-3-甲基咪唑甲基磷酸酯盐离子液体([emim][mp])、1-乙基-3-甲基咪唑二甲基磷酸酯盐离子液体([emim][dmp])、1-乙基-3-甲基咪唑二乙基磷酸酯盐离子液体([emim][dep])、1-乙基-3-甲基咪唑丙酸盐离子液体([emim][opr])、1-乙基-3-甲基咪唑顶酸盐离子液体([emim][obu])、1-乙基-3-甲基咪唑甘氨酸盐离子液体([emim][gly])、1-乙基-3-甲基咪唑赖氨酸盐离子液体([emim][lys])、1-烯丙基-3-甲基咪唑氯盐离子液体([amim][cl])、1-烯丙基-3-甲基咪唑溴盐离子液体([amim][br])、1-烯丙基-3-甲基咪唑甲酸盐离子液体([amim][hcoo])、1-烯丙基-3-甲基咪唑醋酸盐离子液体([amim][ac])、1-丁基-3-甲基咪唑氯盐离子液体([bmim][cl])、1-丁基-3-甲基咪唑溴盐离子液体([bmim][br])、1-丁基-3-甲基咪唑甲酸盐离子液体([bmim][hcoo])、1-丁基-3-甲基咪唑醋酸盐离子液体([bmim][ac])、1-丁基-3-甲基咪唑羟基乙酸盐离子液体([bmim][hoch2coo])、1-丁基-3-甲基咪唑丙酸盐离子液体([bmim][ch3ch2coo])、1-丁基-3-甲基咪唑乳酸盐离子液体[bmim][lac]、1-丁基-3-甲基咪唑丁酸盐离子液体([bmim][ch3ch2ch2coo])、1-丁基-3-甲基咪唑苯甲酸盐离子液体([bmim][c6h5coo])、1-丁基-3-甲基咪唑甘氨酸盐离子液体([bmim][h2nch2coo])、1-丁基-3-甲基咪唑二氰胺盐离子液体([bmim][n(cn)2])、1-丁基-3-甲基咪唑双三氟甲基磺酰亚胺盐离子液体([bmim][tf2n])、1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐离子液体([bmim][pf6])、1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐离子液体([bmim][bf4])、1-丁基-3-甲基咪唑甲基磺酸酯盐离子液体([bmim][meoso3])、1-丁基-3-甲基咪唑三氟甲基磺酸酯盐离子液体([bmim][cf3so3])、1-丁基-2,3-二甲基咪唑四氟硼酸盐离子液体([bmmim][bf4])、3-甲基咪唑甲酸盐离子液体([mim][hcoo])、1,3-二甲基咪唑氯盐离子液体([mmim][cl])、1,3-二甲基咪唑甲基磷酸酯盐离子液体([mmim][mp])、1,3-二甲基咪唑二甲基磷酸酯盐离子液体([mmim][dmp])、1,3-二甲基咪唑甲基磺酸酯盐离子液体([mmim][meoso3])、1-羟基-3-甲基-咪唑氯盐离子液体([hmim][cl])、1-羟基-3-甲基-咪唑三氟甲基磺酸盐离子液体([hmim][cf3so3])、1-(2-羟乙基)-3-甲基咪唑氯盐离子液体([hoemim][cl])、1-甲氧基甲基-3甲基咪唑溴盐离子液体([meommim][br])、1-甲氧基乙基-3甲基咪唑溴盐离子液体([meoemim][br])、n-乙基吡啶氯盐离子液体([epyr][cl])、n-乙基吡啶溴盐离子液体([epyr][br])、n-甲基吡啶甲酸盐离子液体([mpyr][hcoo])、三(2-羟乙基)甲基胺醋酸盐离子液体([thema][ac])、三(2-羟乙基)甲基胺甲基磺酸酯盐离子液体([thema][meoso3])、三(2-羟乙基)甲基胺三氟甲基磺酸盐离子液体[thema][cf3so3]、四丁基膦缬氨酸盐离子液体[pbu4][val]、四丁基膦赖氨
酸盐离子液体[pbu4][lys]、四丁基膦甘氨酸盐离子液体[pbu4][gly]、1-苯甲基-3-甲基咪唑氯盐离子液体([bzmim][cl])、1-苯甲基-3-甲基咪唑二氰胺盐离子液体([bzmim][dca])、1-间甲基苯甲基-3-甲基咪唑氯盐离子液体([mebzmim][cl])、1-间甲氧基苯甲基-3-甲基咪唑氯盐离子液体([meobzmim][cl])、氯化胆碱离子液体([ch][cl])、溴化胆碱离子液体(ch][br])醋酸胆碱离子液体([ch][ch3coo])、丙酸胆碱离子液体([ch][ch3ch2coo])、丁酸胆碱离子液体([ch][ch3ch2ch2coo])、甘氨酸盐酸盐离子液体([gly][cl])、1,5-二杂氮二环[4.3.0]酮-5-烯醋酸盐离子液体([dbnh][ac])等离子液体中的至少一种。
[0061]
根据本发明的实施方案，步骤1)中，经过第一级过滤后，能够有效去除含有待回收的溶剂的水溶液中的不溶性杂质组分(即宏观可见杂质组分)，如机械杂质、油脂和悬浮物，具体可以是再生纤维素材料碎料、铁锈铁渣、尘埃颗粒、设备润滑油、细小密封材料、未溶解的纤维毛等。
[0062]
根据本发明的实施方案，步骤1)中，经过第一级过滤后，占含有待回收的溶剂的水溶液中不溶性杂质组分总量99wt％以上的杂质组分被去除。
[0063]
根据本发明的实施方案，步骤1)中，所述过滤例如是采用过滤器进行的。
[0064]
根据本发明的实施方案，步骤1)中，所述过滤器包括但不限于石英砂过滤器、纤维束过滤器、y型过滤器、烛式过滤器和袋式过滤器等中的至少一种。若为多级过滤器组合使用时，多级过滤器的过滤精度按照物料流向从低到高设置，例如物料依次通入精度为10微米的丙纶丝束过滤器、5微米的烛式过滤器、0.5微米的袋式过滤器。
[0065]
根据本发明的实施方案，石英砂过滤器保证出液浊度≤5ntu；纤维束过滤器选用腈纶纤维束过滤器或者改性纤维束过滤器，精度为0.1-10微米(例如为0.1微米、0.5微米、1微米、2微米、3微米、4微米、5微米、8微米或10微米)；y型过滤器选用80-120目滤网(例如为80目、100目或120目)，烛式过滤器的精度为0.1-10微米(例如为0.1微米、0.5微米、1微米、2微米、3微米、4微米、5微米、8微米或10微米)，袋式过滤器的精度为0.5-50微米(例如为0.5微米、1微米、2微米、3微米、4微米、5微米、8微米、10微米、20微米、30微米、40微米或50微米)。
[0066]
根据本发明的实施方案，步骤2)或步骤3’)中，所述树脂为离子交换树脂，例如为阴离子交换树脂。示例性地，所述树脂包括碱性阴离子交换树脂，如强碱性阴离子交换树脂或弱碱性阴离子交换树脂。
[0067]
根据本发明的实施方案，步骤2)或步骤3’)中，经过树脂处理后，能够有效去除含有待回收的溶剂的水溶液中的可溶性杂质组分(包括但不限于so
42-、no
3-、hco
3-、柠檬酸根、酒石酸根、草酸根、po
43-和no
2-等，以及蛋白、核酸、常见胶体等分子尺寸较大的杂质)，同时不与待回收溶剂发生化学反应。
[0068]
根据本发明的实施方案，步骤2)或步骤3’)中，所述树脂的质量和待处理的溶液的体积比没有特别的定义，需要保证树脂能够持续吸附水溶液中的可溶性杂质组分即可。当树脂吸附饱和时，需要及时对树脂进行再生，再生无法恢复树脂交换能力时需要更换新的树脂。
[0069]
根据本发明的实施方案，步骤2)或步骤3’)中，经过树脂处理后，占含有待回收的溶剂的水溶液中可溶性杂质组分总量5-20wt％的杂质组分被去除。
[0070]
根据本发明的实施方案，步骤2)或步骤3’)中，经过第二级过滤后，能够有效去除经过树脂处理后的溶液中的不溶性杂质，如悬浮物和杂质沉淀等，例如破损树脂颗粒或者粉末、树脂交换产生的重金属盐沉淀等。
[0071]
根据本发明的实施方案，步骤2)或步骤3’)中，经过第二级过滤后，占经过树脂处理后的溶液中的不溶性杂质组分总量99％以上的杂质组分被去除。
[0072]
根据本发明的实施方案，步骤2)或步骤3’)中，所述过滤例如是采用过滤器进行的。
[0073]
根据本发明的实施方案，步骤2)或步骤3’)中，所述过滤器包括但不限于y型过滤器、烛式过滤器和袋式过滤器等中的至少一种。若为多级过滤器组合使用时，多级过滤器的过滤精度按照物料流向从低到高设置，例如物料依次通入精度为50μm的袋式过滤器、精度为5微米的烛式过滤器；或者通入120目的y型过滤器、精度为50μm的袋式过滤器、精度为5微米的烛式过滤器、精度为0.5μm的袋式过滤器。
[0074]
根据本发明的实施方案，y型过滤器选用80-200目滤网，例如为80目、100目、120目、150目、180目、200目。
[0075]
根据本发明的实施方案，烛式过滤器的精度为0.1-5微米，例如为0.1微米、0.5微米、1微米、2微米、3微米、4微米或5微米。
[0076]
根据本发明的实施方案，袋式过滤器的精度为0.5-50微米，例如为0.5微米、1微米、2微米、3微米、4微米、5微米、10微米、15微米、20微米、25微米、30微米、35微米、40微米、45微米或50微米。
[0077]
根据本发明的实施方案，步骤3)或步骤2’)中，经过膜分离处理后，能够有效去除含有待回收的溶剂的水溶液中的可溶性杂质组分，如聚合物等杂质。
[0078]
根据本发明的实施方案，步骤3)或步骤2’)中，经过膜分离器处理后，占含有待回收的溶剂的水溶液中可溶性杂质组分总量5-50wt％的杂质组分被去除。
[0079]
根据本发明的实施方案，步骤3)或步骤2’)中，所述膜分离例如是采用膜分离器进行的。
[0080]
根据本发明的实施方案，所述膜分离器包括但不限于反渗透膜、微滤膜、超滤膜和纳滤膜中的至少一种。若为多级膜分离器组合使用时，多级膜分离器的分离精度按照物料流向从低到高设置，例如通过精度为0.1μm/50nm的陶瓷膜过滤器、精度为3000/1500/400d的纳滤膜过滤器、反渗透膜过滤器；或者通过精度为50/25nm的陶瓷膜过滤器、精度为3000/1500/400d的纳滤膜过滤器、反渗透膜过滤器。
[0081]
根据本发明的实施方案，步骤4)或步骤4’)中，所述减压蒸发是在蒸发器中进行的。
[0082]
根据本发明的实施方案，步骤4)或步骤4’)中，所述蒸发器包括但不限于多效蒸发装置、升膜蒸发器、降膜蒸发器、蒸汽再压缩蒸发器和薄膜蒸发器等中的至少一种。
[0083]
根据本发明的实施方案，所述减压蒸发能够实现水溶液中溶剂的浓缩，即获得溶剂含量显著提升的溶液体系。根据蒸发物料含水量不同分段蒸发，以最大程度的提高回收效率和节约蒸发能源消耗。对于含水量≥40％的水溶液，可以使用多效蒸发装置、升膜蒸发器、降膜蒸发器和蒸汽再压缩蒸发器中的至少一种；对于含水量《40％的水溶液，可以使用多效蒸发装置、升膜蒸发器、降膜蒸发器和薄膜蒸发器中的至少一种。
[0084]
根据本发明的实施方案，步骤4)或步骤4’)中，所述减压蒸发的温度为50-100℃(例如为50℃、60℃、70℃、80℃、90℃或100℃)。所述减压蒸发的真空度为0.05～0.099mpa(例如为0.05mpa、0.06mpa、0.07mpa、0.08mpa或0.09mpa)。研究发现，该减压蒸发过程中的温度和真空度的配合十分重要，特别的，含水量《40％的水溶液在蒸发过程，若真空度差，蒸发温度会大幅升高；即真空度越低、蒸发温度越高，极易导致溶剂局部受热分解，从而影响到溶剂回收的纯度和回收率。
[0085]
根据本发明的实施方案，步骤4)或步骤4’)中，所述含有浓缩的溶剂的水溶液中含有溶剂、水和杂质，所述杂质包括但不限于浓缩过程富集或者析出的悬浮物及杂质沉淀。
[0086]
根据本发明的实施方案，步骤4)或步骤4’)中，经过减压蒸发处理后，得到含水量为5-25wt％的浓缩的溶剂的水溶液。
[0087]
根据本发明的实施方案，步骤4)或步骤4’)中，含有浓缩的溶剂的水溶液中，所述溶剂的质量百分含量为65-90wt％，所述水的质量百分含量为5-25wt％，所述杂质的质量百分含量为小于10wt％。
[0088]
根据本发明的实施方案，步骤4)或步骤4’)中，所述蒸发冷凝水回用至再生纤维素材料的制备工艺。示例性地，回用至成型洗涤工序洗涤再生纤维素材料使用、废胶回收工序浸泡废胶使用、膜分离系统洗涤膜元件使用、树脂处理系统清洗树脂使用、过滤系统的刷洗使用等。
[0089]
根据本发明的实施方案，步骤5)中，经过第三级过滤后，能够有效去除浓缩过程富集或者析出的悬浮物、沉淀及有色物质。
[0090]
根据本发明的实施方案，步骤5)中，经过第三级过滤后，占含有待回收的溶剂的水溶液中可溶性杂质组分总量5-20wt％的杂质组分被去除，并同时对溶剂浓缩液进行了脱色处理。
[0091]
根据本发明的实施方案，步骤5)中，经过第三级过滤后，占浓缩后的溶剂的水溶液中不溶性杂质组分总量99wt％以上的杂质组分被去除。
[0092]
根据本发明的实施方案，步骤5)中，经过第三级过滤后，累积去除掉的可溶性杂质组分总量占含有待回收的溶剂的水溶液中可溶性杂质组分总量的15-90wt％。
[0093]
根据本发明的实施方案，步骤5)中，经过第三级过滤后，累积去除掉的不溶性杂质组分总量占含有待回收的溶剂的水溶液中不溶性杂质组分总量的99wt％以上。
[0094]
根据本发明的实施方案，步骤5)中，所述过滤是采用过滤器进行的。
[0095]
根据本发明的实施方案，步骤5)中，所述过滤器包括但不限于离心机、板框式压滤机、密闭板式过滤器和烛式过滤器等中的至少一种。若为多级过滤器组合使用时，多级过滤器的过滤精度按照物料流向从低到高设置，例如物料依次通过透气量10-40l/m2·
s的丙纶滤布板框式压滤机、密闭板式过滤器、精度为30μm烛式过滤器，或者密闭板式过滤器、精度为10μm的烛式过滤器。
[0096]
根据本发明的实施方案，离心机分离因素大于5000g，板框式压滤机选择透气量10-40l/m2·
s的丙纶滤布，密闭板式过滤器选用精度100-1000目的硅藻土与精度100-1000目的脱色土的复配料作为滤材(如50wt％的200目硅藻土、30wt％500目硅藻土与20wt％的200目脱色土的复配料，如60wt％200目硅藻土、10wt％500目硅藻土、5wt％1000目硅藻土、25wt％的150目脱色土的复配料)，烛式过滤器的精度为0.5-30微米(例如为0.5微米、1微
米、2微米、3微米、4微米、5微米、8微米、10微米、15微米、20微米、25微米或30微米)。
[0097]
根据本发明的实施方案，步骤5)中，过滤后的水溶液中包括溶剂、水和杂质，所述杂质为三级过滤之后无法去除的、溶于浓缩的溶剂水溶液中的可溶性杂质，该部分可溶性杂质含量控制在一定范围内并且对后续应用于再生纤维素材料制备过程不产生影响，对于实现再生纤维素材料的低成本制备起到关键作用，从而保证了再生纤维素材料的推广应用价值。
[0098]
根据本发明的实施方案，步骤5)中，过滤后的水溶液中，所述溶剂的质量百分含量为70-93wt％，所述水的质量百分含量为5-25wt％，所述杂质的质量百分含量为小于5wt％。
[0099]
根据本发明的实施方案，步骤5)中，将过滤后的水溶液回用至再生纤维素材料制备的混料工序。
[0100]
本发明还进一步提供一种制备再生纤维素材料用溶剂的回收装置，具体的，该回收装置用于实施上述的回收方法，所述回收装置包括依次相连设置的第一级过滤系统、树脂系统、第二级过滤系统、膜分离系统、减压蒸发系统和第三级过滤系统，或者包括依次相连设置的第一级过滤系统、膜分离系统、树脂系统、第二级过滤系统、减压蒸发系统和第三级过滤系统。
[0101]
根据本发明的实施方案，所述第一级过滤系统通过树脂系统与第二级过滤系统相连，所述第二级过滤系统通过膜分离系统与减压蒸发系统相连，所述减压蒸发系统与第三级过滤系统相连，或者第一级过滤系统通过膜分离系统和树脂系统与第二级过滤系统相连，所述第二级过滤系统与减压蒸发系统相连，所述减压蒸发系统与第三级过滤系统相连。
[0102]
根据本发明的实施方案，所述第一级过滤系统包括过滤器，所述过滤器包括但不限于石英砂过滤器、纤维束过滤器、y型过滤器、烛式过滤器和袋式过滤器等中的至少一种。
[0103]
根据本发明的实施方案，所述树脂系统为离子交换树脂，例如为阴离子交换树脂。
[0104]
根据本发明的实施方案，所述第二级过滤系统包括过滤器，所述过滤器包括但不限于y型过滤器、烛式过滤器和袋式过滤器等中的至少一种。
[0105]
根据本发明的实施方案，所述膜分离系统包括膜分离器，所述膜分离器包括但不限于反渗透膜、微滤膜、超滤膜和纳滤膜中的至少一种。
[0106]
根据本发明的实施方案，所述第三级过滤系统包括过滤器，所述过滤器包括但不限于离心机、板框式压滤机、密闭板式过滤器和烛式过滤器等中的至少一种。
[0107]
下文将结合具体实施例对本发明的制备方法做更进一步的详细说明。应当理解，下列实施例仅为示例性地说明和解释本发明，而不应被解释为对本发明保护范围的限制。凡基于本发明上述内容所实现的技术均涵盖在本发明旨在保护的范围内。
[0108]
下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法；下述实施例中所用的试剂、材料等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
[0109]
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而并非指示或暗示相对重要性。
[0110]
下述实施例中所使用的含有待回收的溶剂的水溶液来自再生纤维素材料的凝固和洗涤工序。上述的含有待回收的溶剂的水溶液中含有水、溶剂和杂质组分，所述杂质组分包括机械杂质、油脂、悬浮物等不溶性杂质和聚合物、无机化合物、有机化合物等可溶性杂质，具体包括再生纤维素材料碎料、铁锈铁渣、尘埃颗粒、设备润滑油、细小密封材料、未溶
解的纤维毛、水溶性化合物或小分子聚合物等。
[0111]
使用浊度计或者浊度仪检测上述的含有待回收的溶剂的水溶液的浊度。
[0112]
采用折光系数方法检测上述的含有待回收的溶剂的水溶液的溶剂浓度。
[0113]
使用全自动卡尔费休水分测定仪检测浓缩溶剂的水分含量。
[0114]
采用离子色谱检测浓缩离子液体的纯度。
[0115]
采用铂钴色号法检测一定浓度溶剂水溶液的色度。
[0116]
实施例1
[0117]
将来自再生纤维素材料制备工序的amimcl离子液体的水溶液(回收次数为第150次)，离子液体浓度为15wt％、浊度为12.5ntu，以5.8m3/h的流量经石英砂过滤器后，通入精度为10微米的丙纶丝束过滤器、5微米的烛式过滤器，进行第一级过滤；经过第一级过滤后去除含有待回收离子液体的水溶液中的宏观可见杂质组分，如机械杂质、油脂和悬浮物，具体的是再生纤维素材料碎膜、铁锈铁渣、尘埃颗粒、设备润滑油、细小密封材料、未溶解的纤维毛等。经过第一级过滤后，占含有待回收离子液体的水溶液中不溶性杂质组分总量99％的不溶性杂质组分被去除；此时得到的离子液体水溶液浊度降至3ntu。
[0118]
将经过第一级过滤后的离子液体水溶液以5.8m3/h的流量通入强碱性阴离子交换树脂，去除含有待回收离子液体水溶液中的可溶性杂质，包括so
42-、hco
3-、柠檬酸根、草酸根等，经过树脂处理后，占含有待回收离子液体的水溶液中可溶性杂质组分总量的10wt％的杂质组分被去除。
[0119]
将树脂处理后的水溶液依次通入精度为50μm的袋式过滤器、精度为5微米的烛式过滤器，进行第二级过滤；经过第二级过滤后，去除经过树脂处理后的溶液中的悬浮物和杂质沉淀，具体的是破损树脂颗粒或者粉末、树脂交换产生的重金属盐沉淀等，经过第二级过滤后，占经过树脂处理后的溶液中的不溶性杂质组分总量99wt％的杂质组分被去除。
[0120]
将经过第二级过滤后的水溶液依次经过精度为50/25nm的陶瓷膜过滤器、精度为3000/1500/400d的纳滤膜过滤器、反渗透膜过滤器进行膜分离，经过膜分离处理后，去除含有待回收离子液体的水溶液中大部分的大分子量物质，具体的包括聚合物等；经过膜分离器处理后，占含有待回收的溶剂的水溶液中可溶性杂质组分总量40wt％的杂质组分被去除。
[0121]
使用蒸汽再压缩蒸发器对膜分离后的水溶液进行减压蒸发，减压蒸发的温度为92℃，减压蒸发的真空度为0.08mpa，进料流量为5.8m3/h，出料流量为1.9m3/h，得到初步浓缩的离子液体水溶液和蒸发冷凝水，初步浓缩的离子液体水溶液中离子液体浓度为45wt％，含水量为51wt％，进入中间储罐后再进入下道减压蒸发流程；蒸发冷凝水进入冷凝水收集罐，送往再生纤维素材料洗涤工序用于再生纤维素材料的洗涤，还可以用做废胶回收工序的废胶浸泡、含有离子液体的设备刷洗等用水。
[0122]
依次使用多效蒸发器和薄膜蒸发器对初步浓缩后的离子液体水溶液进行减压蒸发，多效蒸发器的蒸发的温度为50-100℃、真空度为0.095mpa，薄膜蒸发器的蒸发温度为80-100℃、真空度为0.098mpa，进料流量为1.9m3/h，出料流量为0.95m3/h，得到高浓度的离子液体水溶液和蒸发冷凝水；高浓度的离子液体水溶液中离子液体浓度为90wt％，含水量为5.0wt％，进入滤前罐；蒸发冷凝水进入冷凝水收集罐。
[0123]
将滤前罐内的高浓度离子液体水溶液依次经过透气量20l/m2·
s的丙纶滤布板框
式压滤机，50wt％的200目硅藻土、30wt％500目硅藻土与20wt％的200目脱色土的复配料作为滤材的密闭板式过滤器，精度为30μm的烛式过滤器进行第三级过滤，去除浓缩过程富集或者析出的悬浮物及杂质沉淀并对离子液体水溶液进行脱色，获得的离子液体中水含量为5.2wt％，离子液体的浓度为91wt％。
[0124]
经过第三级过滤后，占含有待回收的溶剂的水溶液中可溶性杂质组分总量16wt％的杂质组分被去除，并同时对溶剂浓缩液进行了脱色处理；占浓缩后的溶剂的水溶液中不溶性杂质组分总量99wt％以上的不溶性杂质组分被去除。
[0125]
累积去除掉的可溶性杂质组分总量占含有待回收的溶剂的水溶液中可溶性杂质组分总量的66wt％，累计去除掉的不溶性杂质组分总量占含有待回收的溶剂的水溶液中不溶性杂质组分总量的99wt％，得到质量符合要求的高浓度离子液体水溶液，打入调配罐调配至要求的含水量后，输送至再生纤维素材料制备的混料工序使用。回收溶剂的质量指标见表1。
[0126]
通过计算，本次离子液体回收率为99.62％，回收成本为128元/吨离子液体(指折算至回收的高浓度离子液体水溶液去除水的质量的成本)。
[0127]
实施例2
[0128]
将来自再生纤维素材料制备工序的amimcl离子液体的水溶液(回收次数为第805次)，离子液体浓度为22wt％、浊度为11ntu，以6.9m3/h的流量经石英砂过滤器后，通入精度为10微米的丙纶丝束过滤器、5微米的烛式过滤器、0.5微米的袋式过滤器，进行第一级过滤；经过第一级过滤后去除含有待回收离子液体的水溶液中的宏观可见杂质组分，如机械杂质、油脂和悬浮物，具体的是再生纤维素材料碎膜、铁锈铁渣、尘埃颗粒、设备润滑油、细小密封材料、未溶解的纤维毛等。经过第一级过滤后，占含有待回收溶剂的水溶液中的不溶性杂质总量99wt％的不溶性杂质组分被去除；此时得到的离子液体水溶液浊度降至1.26ntu。
[0129]
将经过第一级过滤后的离子液体水溶液以6.9m3/h的流量通入强碱性阴离子交换树脂，去除含有待回收离子液体水溶液中的可溶性杂质，包括so
42-、hco
3-、柠檬酸根、草酸根等，经过树脂处理后，占含有待回收溶剂的水溶液中可溶性杂质组分总量的15wt％的杂质组分被去除。
[0130]
将树脂处理后的水溶液依次通入120目的y型过滤器、精度为50μm的袋式过滤器、精度为5微米的烛式过滤器、精度为0.5μm的袋式过滤器，进行第二级过滤；经过第二级过滤后，去除经过树脂处理后的溶液中的悬浮物和杂质沉淀，具体的是破损树脂颗粒或者粉末、树脂交换产生的重金属盐沉淀等，经过第二级过滤后，占经过树脂处理后的溶液中的不溶性杂质组分总量99％的杂质组分被去除。
[0131]
将经过第二级过滤后的水溶液依次经过精度为0.1μm/50nm的陶瓷膜过滤器、精度为3000/1500/400d的纳滤膜过滤器、反渗透膜过滤器进行膜分离，经过膜分离处理后，去除含有待回收离子液体的水溶液中大部分的大分子量物质，具体的包括聚合物等；经过膜分离器处理后，占含有待回收的溶剂的水溶液中可溶性杂质组分总量30wt％的杂质组分被去除。
[0132]
使用蒸汽再压缩蒸发器对膜分离后的水溶液进行减压蒸发，减压蒸发的温度为78℃，减压蒸发的真空度为0.088mpa，进料流量为6.9m3/h，出料流量为2.3m3/h，得到初步浓缩
的离子液体水溶液和蒸发冷凝水，初步浓缩的离子液体水溶液中离子液体浓度为60wt％，含水量为35wt％，进入中间储罐后再进入下道减压蒸发流程；蒸发冷凝水进入冷凝水收集罐，送往再生纤维素材料洗涤工序用于再生纤维素材料的洗涤，还可以用做废胶回收工序的废胶浸泡、含有离子液体的设备刷洗等用水。
[0133]
使用多效蒸发器对初步浓缩后的离子液体水溶液进行减压蒸发，多效蒸发器的蒸发的温度为50-100℃、真空度为0.098mpa，进料流量为2.3m3/h，出料流量为1.74m3/h，得到高浓度的离子液体水溶液和蒸发冷凝水；高浓度的离子液体水溶液中离子液体浓度为80wt％，含水量为14.2wt％，进入滤前罐；蒸发冷凝水进入冷凝水收集罐。
[0134]
将滤前罐内的高浓度离子液体水溶液依次经过60wt％200目硅藻土、10wt％500目硅藻土、5wt％1000目硅藻土、25wt％的150目脱色土的复配料作为滤材的密闭板式过滤器，精度为10μm的烛式过滤器进行第三级过滤，去除浓缩过程富集或者析出的悬浮物及杂质沉淀并对离子液体水溶液进行脱色，获得的离子液体中水含量为14.6wt％，离子液体的浓度为81.3wt％。
[0135]
经过第三级过滤后，占含有待回收的溶剂的水溶液中可溶性杂质组分总量10wt％的杂质组分被去除，并同时对溶剂浓缩液进行了脱色处理；占浓缩后的溶剂的水溶液中不溶性杂质组分总量99wt％以上的不溶性杂质组分被去除。
[0136]
累积去除掉的可溶性杂质组分总量占含有待回收的溶剂的水溶液中可溶性杂质组分总量的55wt％，累计去除掉的不溶性杂质组分总量占含有待回收的溶剂的水溶液中不溶性杂质组分总量的99wt％，得到质量符合要求的高浓度离子液体水溶液，打入调配罐调配至要求的含水量后，输送至再生纤维素材料制备的混料工序使用。回收溶剂的质量指标见表1。
[0137]
通过计算，本次离子液体回收率为99.59％，回收成本为119元/吨离子液体(指折算至回收的高浓度离子液体水溶液去除水的质量的成本)。
[0138]
实施例3
[0139]
将来自再生纤维素材料制备工序的amimcl离子液体的水溶液(回收次数为第822次)，离子液体浓度为20wt％、浊度为14ntu，以7.2m3/h的流量经石英砂过滤器后，通入精度为5微米的丙纶丝束过滤器、1微米的烛式过滤器、0.5微米的袋式过滤器，进行第一级过滤；经过第一级过滤后去除含有待回收离子液体的水溶液中的宏观可见杂质组分，如机械杂质、油脂和悬浮物，具体的是再生纤维素材料碎膜、铁锈铁渣、尘埃颗粒、设备润滑油、细小密封材料、未溶解的纤维毛等。经过第一级过滤后，占含有待回收溶剂的水溶液中的不溶性杂质总量99wt％的不溶性杂质组分被去除；此时得到的离子液体水溶液浊度降至0.95ntu。
[0140]
将经过第一级过滤后的离子液体水溶液以7.2m3/h的流量依次经过精度为50/25nm的陶瓷膜过滤器、精度为3000/1500/400d的纳滤膜过滤器、反渗透膜过滤器进行膜分离，经过膜分离处理后，去除含有待回收离子液体的水溶液中大部分的大分子量物质，具体的包括聚合物等；经过膜分离器处理后，占含有待回收的溶剂的水溶液中可溶性杂质组分总量44wt％的杂质组分被去除。
[0141]
将膜分离后的离子液体水溶液通入弱碱性阴离子交换树脂，去除含有待回收离子液体水溶液中的可溶性杂质，包括so
42-、hco
3-、柠檬酸根、草酸根等，经过树脂处理后，占含有待回收的溶剂的水溶液中可溶性杂质组分总量的18wt％的杂质组分被去除。
[0142]
将树脂处理后的水溶液依次通入200目的y型过滤器、精度为5微米的烛式过滤器、精度为0.5μm的袋式过滤器，进行第二级过滤；经过第二级过滤后，去除经过树脂处理后的溶液中的悬浮物和杂质沉淀，具体的是破损树脂颗粒或者粉末、树脂交换产生的重金属盐沉淀等，经过第二级过滤后，占经过树脂处理后的溶液中的不溶性杂质组分总量99％的杂质组分被去除。
[0143]
使用蒸汽再压缩蒸发器对第二级过滤后的水溶液进行减压蒸发，减压蒸发的温度为85℃，减压蒸发的真空度为0.084mpa，进料流量为7.2m3/h，出料流量为2.36m3/h，得到初步浓缩的离子液体水溶液和蒸发冷凝水，初步浓缩的离子液体水溶液中离子液体浓度为55wt％，含水量为39wt％，进入中间储罐后再进入下道减压蒸发流程；蒸发冷凝水进入冷凝水收集罐，送往再生纤维素材料洗涤工序用于再生纤维素材料的洗涤，还可以用做废胶回收工序的废胶浸泡、含有离子液体的设备刷洗等用水。
[0144]
使用多效蒸发器对初步浓缩后的离子液体水溶液进行减压蒸发，多效蒸发器的蒸发的温度为50-100℃、真空度为0.098mpa，进料流量为2.36m3/h，出料流量为1.6m3/h，得到高浓度的离子液体水溶液和蒸发冷凝水；高浓度的离子液体水溶液中离子液体浓度为84wt％，含水量为10.5wt％，进入滤前罐；蒸发冷凝水进入冷凝水收集罐。
[0145]
将滤前罐内的高浓度离子液体水溶液依次经过60wt％200目硅藻土、10wt％500目硅藻土、5wt％1000目硅藻土、25wt％的150目脱色土的复配料作为滤材的密闭板式过滤器，精度为10μm的烛式过滤器进行第三级过滤，去除浓缩过程富集或者析出的悬浮物及杂质沉淀并对离子液体水溶液进行脱色，获得的离子液体中水含量为11.1wt％，离子液体的浓度为85wt％。
[0146]
经过第三级过滤后，占含有待回收的溶剂的水溶液中可溶性杂质组分总量8wt％的杂质组分被去除，并同时对溶剂浓缩液进行了脱色处理；占浓缩后的溶剂的水溶液中不溶性杂质组分总量99wt％以上的不溶性杂质组分被去除。
[0147]
累积去除掉的可溶性杂质组分总量占含有待回收的溶剂的水溶液中可溶性杂质组分总量的70wt％，累计去除掉的不溶性杂质组分总量占含有待回收的溶剂的水溶液中不溶性杂质组分总量的99wt％，得到质量符合要求的高浓度离子液体水溶液，打入调配罐调配至要求的含水量后，输送至再生纤维素材料制备的混料工序使用。回收溶剂的质量指标见表1。
[0148]
通过计算，本次离子液体回收率为99.75％，回收成本为121元/吨离子液体(指折算至回收的高浓度离子液体水溶液去除水的质量的成本)。
[0149]
对比例1
[0150]
其他操作同实施例1，区别在于将未经过第三级过滤的高浓度离子液体水溶液(离子液体浓度为90wt％，含水量为5.0wt％)直接打入调配罐调配至要求的含水量后，输送至再生纤维素材料制备的混料工序使用。回收溶剂的质量指标见表1。
[0151]
通过计算，该部分离子液体回收率为99.65％，回收成本为127.8元/吨离子液体(指折算至回收的高浓度离子液体水溶液去除水的质量的成本)。
[0152]
该批次离子液体应用于再生纤维素材料制备过程中，出现溶胶过滤器过滤压差快速增长的情况，表示溶胶过滤器堵塞，该套过滤器使用周期仅为3.5天；同样，实施例1、实施例2的操作下，再生纤维素材料制备过程中溶胶过滤器的使用周期为42天和45天。
[0153]
表1：实施例及对比例的离子液体的检测指标
[0154][0155]
图2为实施例1回收后的离子液体溶解纤维素后的混合溶液的光学图。图3为实施例2回收后的离子液体溶解纤维素后的混合溶液的光学图。图4为实施例3回收后的离子液体溶解纤维素后的混合溶液的光学图。图5为对比例1回收后的离子液体溶解纤维素后的混合溶液的光学图。从中可以看出，对比例1回收后的离子液体对于纤维素的溶解变差，而实施例1、实施例2、实施例3回收后的离子液体对纤维素的溶解正常。
[0156]
以上，对本发明的实施方式进行了说明。但是，本发明不限定于上述实施方式。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种制备再生纤维素材料用溶剂的回收方法，其特征在于，所述回收方法包括以下步骤：1)将含有待回收的制备再生纤维素材料用溶剂的水溶液进行第一级过滤；2)将步骤1)的第一级过滤后的水溶液经过树脂处理后进行第二级过滤；3)将步骤2)的第二级过滤后的水溶液进行膜分离；4)将步骤3)的膜分离后的水溶液进行减压蒸发，得到含有浓缩的溶剂的水溶液和蒸发冷凝水；5)将步骤4)的含有浓缩的溶剂的水溶液进行第三级过滤，将过滤后的水溶液回用至制备再生纤维素材料工艺；或者，所述回收方法包括以下步骤：1)将含有待回收的制备再生纤维素材料用溶剂的水溶液进行第一级过滤；2’)将步骤1)的第一级过滤后的水溶液进行膜分离；3’)将步骤2’)的膜分离后的水溶液经过树脂处理后进行第二级过滤；4’)将步骤3’)的第二级过滤后的水溶液进行减压蒸发，得到含有浓缩的溶剂的水溶液和蒸发冷凝水；5)将步骤4’)的含有浓缩的溶剂的水溶液进行第三级过滤，将过滤后的水溶液回用至制备再生纤维素材料工艺。2.根据权利要求1所述的回收方法，其特征在于，第一级过滤时使用的过滤器包括石英砂过滤器、纤维束过滤器、y型过滤器、烛式过滤器和袋式过滤器中的至少一种；和/或，第二级过滤时使用的过滤器包括y型过滤器、烛式过滤器和袋式过滤器中的至少一种；和/或，第三级过滤时使用的过滤器包括离心机、板框式压滤机、密闭板式过滤器和烛式过滤器中的至少一种。3.根据权利要求1所述的回收方法，其特征在于，步骤2)或步骤3’)中，所述树脂为离子交换树脂；和/或，步骤3)或步骤2’)中，所述膜分离是采用膜分离器进行的，所述膜分离器包括反渗透膜、微滤膜、超滤膜和纳滤膜中的至少一种。4.根据权利要求1所述的回收方法，其特征在于，步骤4)或步骤4’)中，所述减压蒸发是在蒸发器中进行的。5.根据权利要求4所述的回收方法，其特征在于，步骤4)或步骤4’)中，所述减压蒸发的温度为50-100℃；和/或，所述减压蒸发的真空度为0.05～0.099mpa。6.一种制备再生纤维素材料用溶剂的回收装置，该回收装置用于实施权利要求1-5任一项中所述的回收方法，所述回收装置包括依次相连设置的第一级过滤系统、树脂系统、第二级过滤系统、膜分离系统、减压蒸发系统和第三级过滤系统，或者所述回收装置包括依次相连设置的第一级过滤系统、膜分离系统、树脂系统、第二级过滤系统、减压蒸发系统和第三级过滤系统。7.根据权利要求6所述的回收装置，其特征在于，所述第一级过滤系统通过树脂系统与第二级过滤系统相连，所述第二级过滤系统通过膜分离系统与减压蒸发系统相连，所述减
压蒸发系统与第三级过滤系统相连；或者，第一级过滤系统通过膜分离系统和树脂系统与第二级过滤系统相连，所述第二级过滤系统与减压蒸发系统相连，所述减压蒸发系统与第三级过滤系统相连。8.根据权利要求6或7所述的回收装置，其特征在于，所述第一级过滤系统包括过滤器，所述过滤器包括石英砂过滤器、纤维束过滤器、y型过滤器、烛式过滤器和袋式过滤器中的至少一种；和/或，所述第二级过滤系统包括过滤器，所述过滤器包括烛式过滤器、y型过滤器和袋式过滤器中的至少一种；和/或，所述第三级过滤系统包括过滤器，所述过滤器包括板框式压滤机、烛式过滤器、密闭板式过滤器、离心机中的至少一种。9.根据权利要求6或7所述的回收装置，其特征在于，所述树脂系统为离子交换树脂。10.根据权利要求6或7所述的回收装置，其特征在于，所述膜分离系统包括膜分离器，所述膜分离器包括反渗透膜、微滤膜、超滤膜和纳滤膜中的至少一种。

技术总结
本发明属于溶剂回收技术领域，涉及一种制备再生纤维素材料用溶剂的回收方法和回收装置，所述方法和装置采用多级过滤的回收工艺，特别是在减压蒸馏步骤后还设计了一步过滤，正是这一步的过滤导致回收溶剂的质量进一步提升，使得再生纤维素材料制备工序中过滤器的使用周期延长了5-10倍，说明所述回收工艺对于后续再生纤维素材料制备工艺的连续稳定性发挥了关键作用。了关键作用。了关键作用。


技术研发人员：贾锋伟 许丽丽 李军波 孙业凯 王永峰 咸炳斌 边守娟 张海龙 甄恩帅 魏文玲 刘超 吴咏霖 孙维世
受保护的技术使用者：山东中科恒联生物基材料有限公司
技术研发日：2023.06.07
技术公布日：2023/9/9