[发明专利]具有四氰基硼酸根阴离子的离子液体作为溶剂用于从水溶液中萃取醇的应用

说明书

技术领域

本发明的主题是使用至少一种包含四氰基硼酸根阴离子的离子液体作为溶剂，从水溶液中液-液萃取醇的方法。

背景技术

由于对“白色生物技术”或使用醇作为添加剂用于常规燃料的激烈争论，从水溶液中萃取出醇变得越来越重要。作为对生物燃料特别是生物乙醇的激烈争论的一部分，已经显现出，生物丁醇，即由生物体制备的丁醇，同样也作为可能的生物燃料受到关注。

与其他生物燃料相比，生物丁醇具有很多优点，特别是

-由于蒸气压较低(5.6hPa，而乙醇则为58.5hPa)且闪点相对较低(36℃，乙醇为12℃)，它易于与常规染料混合，

-它显示显著更小的吸湿行为，

-能焓与常规燃料相似，

-它，例如，腐蚀较小，

-它可以100％地替代矿物燃料，而无需更换引擎，以及

-它可以与生物柴油/柴油混合，用于柴油引擎。

长期以来，人们就已知从生物体中制备醇。在二十世纪前半段，工业使用的发酵是ABE发酵(丙酮-丁醇-乙醇发酵)。当时，使用的是微生物醋酪酸梭状芽孢杆菌(Clostridium acetobutyricum)。现在，使用来自梭状芽孢杆菌的其他细菌例如拜季林斯基梭菌(C.beijerinckii)、C.saccharoperbutylacetonicum和C.tetanomorphum来从生物体中制备丁醇。此外，发展出了新的微生物，特别是细菌和酵母，它们会产生更高比例的丁醇，此外在发酵溶液中对丁醇更为耐受。但是，基于水溶液，耐受极限仍低到丁醇重量的2％。

从水溶液中萃取醇，特别是丁醇，尤其是在纯化发酵肉汤的实施方案中，就持续成为一种挑战。通过蒸馏从水溶液中除去醇是很昂贵的。由于与水相比丁醇的沸点更高，精馏无法从经济上作为丁醇的分离方法来实施。迄今为止使用的萃取方法都需要萃取介质，它一般易燃、对环境有害或者有毒。

对于从发酵肉汤中萃取醇，脂肪醇油醇是现在研究得最频繁的。但是，这会有乳化剂的缺点，会在液-液萃取的使用中产生泡沫。形成泡沫相会使萃取柱中压力损失更多，此外会使得两种液相的相分离更困难。此外，油醇属于“对呼吸系统有刺激”的一类物质。

因此，需要新的萃取介质来从水溶液中萃取醇，它可以用作常规化合物的替代品，具有较高的分配系数并对要萃取的醇具有较高的选择性。因此，新的介质的要求是：

-对要萃取的醇的吸收有良好的选择性，理想地选择性系数＞100，

-良好的分配系数，例如具有分配系数D_醇＞2)，

-与水不混溶，

-水溶液的水吸收较低，

-对微生物无毒性，如果水溶液是发酵肉汤。

发明内容

因此，本发明的目的是提供新的萃取介质，用于从水溶液中液-液萃取醇。

根据本发明，通过主要权利要求和同等权利要求的特征实现该目的。

令人惊奇地，我们发现，包含四氰基硼酸根阴离子的离子液体特别适合作为溶剂，用于该类型的从水溶液中液-液萃取醇。

因此，本发明的主题是一种从水溶液中液-液萃取醇的方法，使用至少一种包含四氰基硼酸根阴离子的离子液体作为溶剂。

包含四氰基硼酸根阴离子的离子液体理想地具有与包含至少一种醇的水溶液形成两相混合物的性质。

因此，本发明的主题还是一种从水溶液中液-液萃取醇的方法，使用至少一种包含四氰基硼酸根阴离子的离子液体作为溶剂，其特征在于，该包含四氰基硼酸根阴离子的离子液体与包含至少一种醇的水溶液形成至少一种两相混合物。

例如，在WO 2004/072089中公开了具有四氰基硼酸根阴离子的离子液体及其制备和作为溶剂用于很多合成或催化反应例如Friedel-Crafts酰化和烷基化、Diels-Alder环加成、氢化和氧化反应、Heck反应；作为前体，用于制备液体-结晶化合物和活性化合物，特别是用于药物和作物保护用组合物；或者作为非水电解质，任选与其他已知的电解质组合；或者作为相转移催化剂或作为介质，用于均相催化剂的异质化。

在DE 102006024397中，公开了四氰基硼酸四丙基铵作为多相膜的组分在精制液体混合物的工业孔膜法-所谓全蒸馏法中的应用。所述的液体混合物是水溶液中的糖类或醇。可以通过溶液-扩散模式来描述膜物质中发生的物理过程。根据该模型的观点，要分离的混合物的一种组分优选渗透到膜中，并吸附到其内表面上或溶解于全膜物质中。易溶组分的浓度变得低于膜外部，因为它在膜表面蒸发并由此被连续除去。因此，在膜的横切面产生了浓度梯度，成为渗透通过膜的扩散的驱动力。