一种脱除液体有机物中残留钾离子的方法与流程

本发明涉及分离纯化领域，尤其是涉及一种脱除液体有机物中残留钾离子的方法。

背景技术：

1、在精细化工、医药中间体及电子化学品等领域，高纯度的液体有机物是许多高端应用的基础材料。然而，在合成或后处理过程中，液体有机物中常会残留微量的金属离子杂质，其中钾离子（k+）是常见且难以彻底去除的杂质之一。这些残留的钾离子大多来源于反应或中和过程中使用的钾盐催化剂或碱性中和试剂，其含量范围通常在100~1000ppm，对液体有机物后续的催化反应、聚合物合成或电子器件的性能均产生显著的负面影响，例如导致催化剂中毒、产品色泽加深或电学性能下降。

2、目前，脱除液体有机物中微量钾离子的常见方法包括蒸馏法、吸附法、离子交换树脂法以及络合剂法等。然而，这些方法往往存在一定的局限性，难以高效、低成本地将钾离子含量脱除至1ppm以下。具体的，蒸馏法的除杂能耗高，且对于沸点与目标有机物接近的钾盐的去除效果有限；吸附法所用的常规吸附剂对钾离子的选择性不足，且易受有机物极性的影响；离子交换树脂法和络合剂法，都会引入新的杂质离子或有机碎片，且分离、再生过程难度较大。

3、发明人经研究发现，利用钾离子在一定条件下可以转化成盐晶体的特性，采用脱水法脱除钾离子具有一定的经济性，但是传统的脱水方法，如简单的加热蒸馏脱水或静态减压脱水，往往存在脱水速度与结晶过程不匹配的问题：脱水速度过快易导致溶液局部过饱和度过高，产生大量细小晶体或非晶态沉淀，包裹杂质、吸附母液，导致过滤困难且脱除效率下降；脱水速度过慢则直接导致生产效率低下，处理经济性差，无法适配于工业化规模的生产工况。

4、基于此，针对于现有技术难以将液体有机物中的钾离子高效、深度脱除至1ppm以下，且结晶过程不可控、过滤困难、处理成本较高等技术问题，提供一种脱除液体有机物中残留钾离子的方法，能够精确控制脱水动力学，使脱水速度与钾离子的成盐结晶速度相匹配，高效诱导液体有机物中残留钾离子形成高纯度、易过滤的晶体，进而能够高选择性、深度脱除液体有机物中残留钾离子；且方法操作简便，高效可控，处理成本低廉，适用于工业化规模生产，具有重要的实际应用价值。

技术实现思路

1、为解决现有技术中存在的技术问题，本发明提供一种脱除液体有机物中残留钾离子的方法，能够精确控制脱水动力学，使脱水速度与钾离子的成盐结晶速度相匹配，高效诱导液体有机物中残留钾离子形成高纯度、易过滤的晶体，进而能够高选择性、深度脱除液体有机物中残留钾离子至1ppm以下；且方法操作简便，高效可控，处理成本低廉，适用于工业化规模生产。

2、为解决以上技术问题，本发明采取的技术方案如下：

3、一种脱除液体有机物中残留钾离子的方法，包括以下步骤：

4、步骤s01、将硅酸盐吸附剂和磷酸溶液混合均匀，得到浆料状的磷酸改性吸附剂；

5、步骤s02、在反应釜中加入液体有机物和去离子水，混合均匀后，继续加入磷酸改性吸附剂，持续搅拌；

6、所述液体有机物为至少部分与水混溶的液体高分子聚合物；

7、步骤s03、在搅拌条件下，控制反应釜内压力以0.5~2.5kpa/min的速率，从常压降低至0.1~0.5kpa；同时，控制反应釜内温度以0.5~2℃/min的速率，从室温升高至80~120℃；

8、步骤s04、在搅拌条件下，待反应釜内压力为0.1~0.5kpa，且反应釜内温度为80~120℃时，停止加热升温，待反应釜内温度冷却至室温后，使反应釜内压力恢复至常压；过滤去除固体物，得到脱除钾离子的液体有机物。

9、所述液体有机物为以下之一：聚乙二醇-200、聚乙二醇-400、聚乙二醇-600、聚丙二醇-200、聚丙二醇-400、聚丙二醇-600、单甲氧基聚乙二醇-550、聚氧乙基甘油醚、2-乙基-2-(羟甲基)-1,3-丙二醇聚环氧乙烷醚。

10、优选的，所述步骤s01中，磷酸溶液的质量浓度为50~85wt%。

11、优选的，所述步骤s01中，硅酸盐吸附剂的比表面积不低于400m2/g。

12、优选的，所述步骤s01中，硅酸盐吸附剂包括硅酸镁、活性白土、蒙脱土、硅酸镁铝。

13、优选的，所述步骤s01中，控制添加的磷酸溶液中纯磷酸的重量，为硅酸盐吸附剂重量的50~100%。

14、优选的，所述步骤s02中，去离子水的加入重量为液体有机物重量的2~5%。

15、优选的，所述步骤s02中，磷酸改性吸附剂的加入重量为液体有机物重量的1~7.5%。

16、进一步的，所述步骤s04中，脱除钾离子后的液体有机物中钾离子含量小于1ppm。

17、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

18、（1）本发明的脱除液体有机物中残留钾离子的方法中，将硅酸盐吸附剂与磷酸溶液混合制成磷酸改性吸附剂，加快液体有机物中钾离子和磷酸二氢根的结合过程。相比于传统方法中依次加入磷酸和吸附剂，各组分单独发挥作用的技术路线，本发明将两者提前结合，从而形成协同作用：液体有机物中的钾离子在硅酸盐吸附剂的吸附力作用下向其表面聚集，并与硅酸盐吸附剂表面的磷酸二氢根快速结合，形成磷酸二氢钾的快速析出。

19、（2）本发明的脱除液体有机物中残留钾离子的方法中，通过程序化控制脱水过程的降压速率与升温速率，实现了对脱水动力学的精准调控：结晶过程中，过饱和度是晶体成核与生长的共同热力学驱动力，而溶剂移除速率则直接决定了过饱和度的建立方式；本发明将控制降压速率在0.5~2.5kpa/min、升温速率在0.5~2℃/min的协同范围内，使体系过饱和度始终维持在介稳区内，此时成核受到抑制而晶体生长占主导，析出的磷酸二氢钾晶体具有良好的沉降性能和过滤性能。若降压速率或升温速率超出上述范围，则将导致过饱和度失控，或引发爆发成核而产生大量难以过滤的微细晶体，导致脱水过慢而失去经济性。因此，本发明通过对温压曲线的协同控制，使脱水速度与钾离子的成盐结晶速度相匹配，在保证脱除深度液体有机物中钾离子的同时兼顾了过滤效率与处理成本。

20、（3）本发明的脱除液体有机物中残留钾离子的方法中，通过上述的温压协同控制，有效避免了暴沸、局部过浓或结晶不均等问题，析出的磷酸二氢钾晶体具有良好的可过滤性，不仅极大提高了液体有机物中钾离子的脱除深度和脱除稳定性（能够使脱除后钾离子含量稳定控制在1ppm以下），还显著改善了后续固液分离的效率，使过滤操作更为快速、顺畅，过滤阻力小，易于实现工业化的固液分离。

21、（4）本发明的脱除液体有机物中残留钾离子的方法中，对液体有机物中的钾离子的脱除选择性高；其通过使用磷酸改性吸附剂，使磷酸二氢根与钾离子的反应直接发生在吸附剂表面，生成的磷酸二氢钾晶体对有机物没有影响和破坏，也不会引入新的杂质；且形成的高纯度、易过滤的磷酸二氢钾晶体能够从液体有机物中快速分离去除，进而能够高选择性、深度脱除液体有机物中残留钾离子至1ppm以下。

22、（5）本发明的脱除液体有机物中残留钾离子的方法，特别适用于含有痕量钾离子且对纯度要求高的化学品、医药中间体及电子级溶剂的精制，其采用的试剂（磷酸、硅酸盐吸附剂）廉价易得，工艺流程简洁，操作简便，设备要求不高，处理成本较低，适用性广，易于实现工业化放大生产。