利用离子液体进行办公室废纸脱墨脱色的实验方案

利用离子液体进行办公室废纸脱墨脱色的实验方案主要试剂及仪器试剂：印有油墨的激光打印废纸，无油墨的橙色打印纸，根据文献制备了离子液体1-丁基-3-甲基咪唑氯盐（[BMIm]Cl），无水碳酸钾（分析纯），活性碳（分析纯）。仪器：家用微波炉，电子天平，循环水式真空泵，旋转蒸发器，台式高速离心机，连续变倍体式显微镜实验方法2.1离子液体[BMIm]Cl溶解印有油墨的激光打印废纸脱墨实验称取5g自制的[BMIm]Cl及0.5g用碎纸机绞碎的印有油墨的办公废纸，微波加热至离子液体熔化后加入废纸搅拌，使废纸完全浸湿，在微波功率210W下进行间歇式加热，每次加热10秒，然后取出冷却至约40摄氏度，再微波加热10秒，依次反复，共加热约1800秒，取少量液体铺膜压片，在显微镜下观察无纤维素丝，则纤维素溶解完全，由此制得浓度为10wt%的离子液体/纤维素溶液。将溶解完全的离子液体/纤维素溶液倒入离心管中，以转速6000r/min离心分离35分钟，离心管底部为油墨颗粒，上层为离子液体/纤维素溶液，则纤维素与油墨完全分离。取少量离子液体/纤维素溶剂，均匀铺在聚四氟乙烯模具中，用蒸馏水反复浸泡淋洗，清洗若干次，直至纤维素薄膜清晰透明无色。将纤维素薄膜放在室温下通风处，自然晾干。制得透明的再生纤维素薄膜，膜的韧性较好，力学性能较好。回收离子液体水溶液。2.2离子液体[BMIm]Cl溶解橙色打印纸脱色实验称取5g自制的[BMIm]Cl及0.75g碎纸机绞碎的彩色复印纸，微波加热至离子液体熔化后加入废纸搅拌，使废纸完全浸湿，在微波功率210W下进行间歇式加热，每次加热10秒，然后取出冷却至约400C，再微波加热10秒，依次反复，共加热约1500秒，取少量液体铺膜压片，在显微镜下观察无纤维素丝，则纤维素溶解完全，由此制得浓度为15wt%的离子液体/纤维素溶液。将离子液体/纤维素溶液铺膜，膜为橙色透明状。用约40ml蒸馏水反复冲洗再生的纤维素膜，膜上的颜料和离子液体逐步被洗下，膜由开始的橙色渐渐变为基本无色透明，此时，纤维素与颜料完全分离。取5ml纤维素素膜的淋洗液，即离子液体，颜料，水的混合液，加入59粒状活性碳静置24小时，观察到溶液变为无色透明，颜料均被活性碳吸附。滤除活性碳后，液体中还悬浮一些活性碳粉末，离子液体与颜料分离。将离子液体水溶液倒入离心管。以转速为4000r/min离心10分钟，再调转速为6000r/min离心10分钟，离心结束，活性碳粉末沉淀在离心管底部，离子液体水溶液澄清，呈无色透明状。回收离子液体水溶液。2.3离子液体的双水相回收取离子液体水溶液5ml于试管中，加入约3gK2CO3。置于涡流混合器上振荡5分钟，使K2CO3完全溶解并混合均匀，静置形成两相，上层为富离子液体相。收集上相离子液体经蒸馏、浓缩、干燥处理后得纯离子液体，回收率达97%。回收的离子液体可以再次重复用于废纸脱墨脱色。3．结果与讨论3.1脱墨结果分析纤维素完全溶解后由于[BMIm]CI中存在油墨，所以离子液体呈灰色。取少量纤维素/离子液体溶液铺膜，用连续变倍体式显微镜观察无未溶解的纤维素丝，油墨呈聚集态且不溶于离子液体。经离心分离后，离子液体纤维素溶液澄清透明，离心管底部有白色填料和黑色油墨粒子。说明油墨和填料不能溶解在离子液体中，用离心的方法可以将纤维素和油墨、填料

等杂质相分离。分离出的离子液体纤维素溶液铺膜，用水冲洗再生后得到无色透明的纤维素膜，实现纤维素回收再利用。同时[BMIm]Cl进入水中，与纤维素分离。在[BMIm]CI水溶液中加入K2CO3后振荡，静置．液体逐渐分为二层：上层为富离子液体相，澄清透明；下层为富水相为无色透明液体。因此[BMIm]CI可以脱除油墨，再生、回收纤维素。3.2脱色结果分析纤维素完全溶解后，染料均匀的分布在离子液体纤维素溶液中，[BMIm]Cl相为橙色。由于离子液体纤维素溶液黏度太太，利用溶剂萃取方法较难进行颜料的分离提前。采用铺膜方法再生纤维素，纤维素膜为橙色透明状，膜经蒸馏水反复洗涤，由原来的橙色变为基本无色透明。染料在洗涤过程中和[BMIm]Cl—起进入水相，水相为浅橙色。所以用铺膜水洗的方法可以使纤维素和染料、[BMIm]Cl分离。上述液体旋转蒸发除去部分水后，橙色加深。加入活性炭，活性炭吸附染料，使溶液变为无色。离子液体水溶液中还含有少量活性炭粉末，经过离心除去后，离子液体水溶液无色透明。双水相富集回收离子液体，富离子液体相在上层，下层为富水相。因此使用[BMIm]C1和活性炭可以实现脱色。3[BMIm]Cl脱墨、脱色可能机理常见的碱法脱墨机理是加入碱，使废纸纤维润胀，使油墨中的油脂和树脂皂化或水解，从而油墨粒子、填料等从纤维表面游离出来，再利用筛选、净化、洗涤和浮选等方法除去油墨粒子。酶法脱墨机理是利用纤维素酶的生物催化作用，降解部分纤维素丝使油墨和纤维的的连接减弱，使油墨粒子易于从纤维上分离下来，再将油墨粒子进一步通过浮选法或洗涤法从废纸浆中除去。利用离子液体[BMIm]Cl进行废纸脱墨、脱色的可能机理是：[BMIm]Cl只溶解纸张中的纤维素，由于[BMIm]CI中的氯离子与纤维素中的羟基作用，使纤维素大分子中原有的氢键断裂，这时纤维素完全溶解进入离子液体相中。而纸中原本与纤维素纤维紧密相连的油墨、染料、填料等物质不溶于[BMIm]C1，就自然与纤维素表面剥离开来，悬浮于离子液体纤维素体系中。既而使用离心、铺膜等方法使纤维素与油墨、染料、填料等分离，达到脱墨、脱色。结论离子液体[BMIm]C1可以溶解纸张中的纤维素，并使纤维素再生。同时油墨、填料、染料等物质可以与纤维素及离子液体分离，经溶解分离后的纤维素可制成无色透明有一定弹性的纤维素膜，离子液体也可经双水相方法回收循环再利用。因此利用离子液体可以达到从废纸中回收，再利用纤维素的目的。使用离子液体脱墨、