一种量子点废液的处理方法与流程

1.本发明涉及量子点技术领域，具体而言，涉及一种量子点废液的处理方法。


背景技术：

2.现阶段合成量子点的主要方法是溶液法，通过溶液法合成的量子点需要纯化后才能使用。由于量子点固含量较低，且需要加入大量纯化试剂，因此在合成及纯化过程中会产生大量的废液，废液主要可以分为轻组分和重组分。轻组分是纯化过程中加入的烷烃醇等沸点较低的物质，重组分是合成过程中产生的沸点较高的物质，主要有非配位溶剂、未反应完的阴阳离子前体、少量配位溶剂及未完全沉淀的量子点。
3.量子点废液中轻重组分沸点差别较大，使用精馏、旋蒸及蒸馏等方式即可将轻重组分分开，如专利cn111957060中使用蒸馏的方式处理量子点废液，将废液中轻重组分分开，然后对轻组分进行处理。轻组分中的物质容易形成共沸物，通常可以使用恒沸精馏，萃取精馏等方式对轻组分进行处理。重组分的沸点较高，通常使用减压精馏的方式处理。
4.目前处理废液的方法普遍较为繁琐，需要三套分离设备才能实现对废液的处理，成本较高。由于重组分中的非配位溶剂及配体热稳定性较低，使用减压精馏的方式对废液重组分进行分离时会导致部分产品质变，并且未完全沉淀的量子点会随着被分离物质一起被分离，导致产品的纯度变低，回收价值较低。
5.因此，目前亟需开发一种分离过程简单易行、产品纯度高、分离时间短的方法。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供一种量子点废液的处理方法，旨在简化分离过程，减少分离时间，提升分离出的产品纯度。
7.本发明是这样实现的：
8.第一方面，本发明提供一种量子点废液的处理方法，采用三级分子蒸馏的方式对量子点废液进行处理，通过第一级分子蒸馏分离得到轻组分，通过第二级分子蒸馏分离得到非配位溶剂，通过第三级分子蒸馏主要分离得到配体。
9.在可选的实施方式中，第一级分子蒸馏的温度为50-80℃，压强为6.0kpa-16.325kpa；第二级分子蒸馏的温度为120-160℃，压强为10pa-300pa；第三级分子蒸馏的温度为150-200℃，压强为0.5pa-20pa；从第一级分子蒸馏至第三级分子蒸馏的温度逐渐升高，压力逐渐降低。
10.在可选的实施方式中，轻组分选自乙醇、甲醇、乙酸乙酯、乙酸甲酯、丙酮、辛烷、正己烷、正庚烷中的至少一种。
11.在可选的实施方式中，非配位溶剂选自十八烯、十六烷、液体石蜡中的至少一种；
12.优选地，配体选自油酸、有机胺、硫醇、三丁基膦、十八膦酸中的至少一种。
13.在可选的实施方式中，第一级分子蒸馏的温度为55-75℃，压强为6kpa-12kpa。
14.在可选的实施方式中，第一级分子蒸馏的温度为60-70℃，压强为6kpa-10kpa。
15.在可选的实施方式中，第二级分子蒸馏的温度为130-160℃，压强为30pa-150pa。
16.在可选的实施方式中，第二级分子蒸馏的温度为140-150℃，压强为50pa-100pa。
17.在可选的实施方式中，第三级分子蒸馏的温度为155-190℃，压强为3pa-18pa。
18.在可选的实施方式中，第三级分子蒸馏的温度为160-180℃，压强为5pa-15pa。
19.本发明具有以下有益效果：采用三级分子蒸馏的方式对量子点废液进行处理，通过第一级分子蒸馏分离得到轻组分，通过第二级分子蒸馏分离得到非配位溶剂，通过第三级分子蒸馏主要分离得到配体。本发明可以通过简单的工艺流程实现轻组分、非配位溶剂和配体的分离，分离效率高，得到的产品纯度高且不含量子点，提升了产物的品质与回收价值，极大的降低了合成成本。
附图说明
20.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
21.图1为本发明实施例提供处理方法的工艺流程图。
具体实施方式
22.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
23.发明人创造性地利用三级分子蒸馏技术对量子点废液进行处理，使用多级分子蒸馏的方式对废液进行处理，取不同温度压强下的馏分，可以得到废液中不同的组分。相对于现有的处理方法，本发明实施例所提供的方法具有分离流程简便易行，分离温度低、分离时间短、分离出的产品纯度高且不含量子点的优点，具有较大的回收价值，能够降低合成量子点的成本。
24.具体地，分子蒸馏在高真空下进行操作，利用废液中各组分分子自由程的差异实现分离的目的，在分离过程中仅需要控制每一级分离的温度和压力即可。
25.请参照图1，本发明实施例提供一种量子点废液的处理方法，采用三级分子蒸馏的方式对量子点废液进行处理，通过第一级分子蒸馏分离得到轻组分，通过第二级分子蒸馏分离得到非配位溶剂，通过第三级分子蒸馏主要分离得到配体，还可能会有少量非配位溶剂。
26.在实际操作过程中，先进行第一级分子蒸馏，控制温度为50-80℃，压强为6.0kpa-16.325kpa，分离出废液中的轻组分；分离出轻组分的废液进入第二级分子蒸馏，第二级分子蒸馏的温度为120-160℃，压强为10-300pa，分离出废液中的非配位溶剂；分离出非配位溶剂后的废液进入第三级分子蒸馏，第三级分子蒸馏的温度为150-200℃，压强为0.5-20pa，主意分离出废液中游离的配体，以及可能残余的非配位溶剂。一般而言，从第一级分子蒸馏至第三级分子蒸馏的温度逐渐升高，压力逐渐降低。
27.需要说明的是，量子点废液中的阴阳离子由于沸点非常高(可以达到500℃以上)，在分离完成之后阴阳离子留在残液中。
28.具体地，第一级分子蒸馏的温度可以为50℃、55℃、60℃、65℃、70℃、75℃、80℃等，压强可以为6.0kpa、7.0kpa、8.0kpa、9.0kpa、10.0kpa、11.0kpa、12.0kpa、13.0kpa、14.0kpa、15.0kpa、16.0kpa、17.0kpa等。
29.具体地，第二级分子蒸馏的温度可以为120℃、125℃、130℃、135℃、140℃、145℃、150℃、155℃、160℃等，压强可以为10pa、50pa、100pa、150pa、200pa、250pa、300pa等。
30.具体地，第三级分子蒸馏的温度可以为150℃、155℃、160℃、165℃、170℃、175℃、180℃、185℃、190℃、195℃、200℃等，压强可以为0.5pa、1.0pa、3.0pa、5.0pa、8.0pa、10.0pa、13.0pa、15.0pa、18.0pa、20.0pa等。
31.本发明实施例中的提供的处理方法适用于一般的量子点废液体系，轻组分、溶剂、配体以及阴阳离子的选择都可以较为宽泛，一般的阴阳离子由于沸点均较高，都是适合于本发明实施例的处理方法的。
32.在一些实施例中，轻组分选自乙醇、甲醇、乙酸乙酯、乙酸甲酯、丙酮、辛烷、正己烷、正庚烷中的至少一种；非配位溶剂选自非配位溶剂选自十八烯、十六烷、液体石蜡中的至少一种；配体选自油酸、有机胺、硫醇、三丁基膦、十八膦酸中的至少一种。以上组分形成的体系均适合于本发明实施例的处理方法。
33.在优选的实施例中，第一级分子蒸馏的温度为55-75℃，压强为6kpa-12kpa。更优选地，第一级分子蒸馏的温度为60-70℃，压强为6kpa-10kpa。通过进一步优化蒸馏温度和压强，可以提升得到轻组分的纯度和收率。
34.在优选的实施例中，第二级分子蒸馏的温度为130-160℃，压强为30pa-150pa。更优选地，第二级分子蒸馏的温度为140-150℃，压强为50pa-100pa。通过进一步优化蒸馏温度和压强，可以提升得到非配位溶剂的纯度和收率。
35.在优选的实施例中，第三级分子蒸馏的温度为155-190℃，压强为3pa-18pa。更优选地，第三级分子蒸馏的温度为160-180℃，压强为5pa-15pa。通过进一步优化蒸馏温度和压强，可以提升得到游离配体的纯度和收率。
36.以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
37.需要说明的是，以下实施例1-3和对比例所处理的废液是一种类型的量子点废液，合成量子点的原料包括乙醇、辛烷、十八烯、油酸、氧化镉、硒粉。
38.实施例1
39.本实施例提供一种量子点废液的处理方法，包括以下步骤：
40.(1)将量子点纯化后的废液通过泵输送到第一级分子蒸馏柱中，将乙醇和辛烷组成的轻组分分离出来，温度为60℃，压强为6kpa。
41.经测试：停留时间为20min，分离得到的轻组分中重组分含量为0.11％。
42.(2)将分离轻组分的废液通过泵输送到第二级分子蒸馏柱中，将十八稀分离出来，温度为150℃，压强为100pa。
43.经测试：停留时间为30min，分离得到的十八稀纯度为98.89％。
44.(3)将分离了轻组分和十八稀的废液输送至第三级分子蒸馏柱中，废液中的油酸被分离出来，温度为170℃，压强为10pa。
45.经测试：停留时间为30min，分离得到的油酸纯度为97.28％。
46.实施例2
47.本实施例提供一种量子点废液的处理方法，包括以下步骤：
48.(1)将量子点纯化后的废液通过泵输送到第一级分子蒸馏柱中，将乙醇和辛烷组成的轻组分分离出来，温度为70℃，压强为10kpa。
49.经测试：停留时间为20min，分离得到的轻组分中重组分含量为0.09％。
50.(2)将分离轻组分的废液通过泵输送到第二级分子蒸馏柱中，将十八稀分离出来，温度为140℃，压强为50pa。
51.经测试：停留时间为30min，分离得到的十八稀纯度为98.12％。
52.(3)将分离了轻组分和十八稀的废液输送至第三级分子蒸馏柱中，废液中的油酸被分离出来，温度为160℃，压强为5pa。
53.经测试：停留时间为30min，分离得到的油酸纯度为98.45％。
54.实施例3
55.本实施例提供一种量子点废液的处理方法，包括以下步骤：
56.(1)将量子点纯化后的废液通过泵输送到第一级分子蒸馏柱中，将乙醇和辛烷组成的轻组分分离出来，温度65℃，压强为6kpa。
57.经测试：停留时间为20min，分离得到的轻组分中重组分含量为0.13％。
58.(2)将分离轻组分的废液通过泵输送到第二级分子蒸馏柱中，将十八稀分离出来，温度为140℃，压强为60pa。
59.经测试：停留时间为30min，分离得到的十八稀纯度为98.62％。
60.(3)将分离了轻组分和十八稀的废液输送至第三级分子蒸馏柱中，废液中的油酸被分离出来，温度为180℃，压强为15pa。
61.经测试：停留时间为30min，分离得到的油酸纯度为97.34％。
62.为证明本发明实施例所提供处理方法各级处理温度和压强控制的效果，发明人还提供如下对比例：
63.对比例1
64.与实施例1的区别仅在于：将实施例1中第一级分子蒸馏条件中温度调整为45℃。
65.对比例2
66.与实施例1的区别仅在于：将实施例1中第一级分子蒸馏条件中压强调整为17kpa。
67.对比例3
68.与实施例1的区别仅在于：将实施例1中第一级分子蒸馏条件中温度调整为85℃。
69.对比例4
70.与实施例1的区别仅在于：将实施例1中第一级分子蒸馏条件中压强调整为5kpa。
71.对比例5
72.与实施例1的区别仅在于：将实施例1中第二级分子蒸馏条件中温度调整为110℃。
73.对比例6
74.与实施例1的区别仅在于：将实施例1中第二级分子蒸馏条件压强调整为350pa。
75.对比例7
76.与实施例1的区别仅在于：将实施例1中第二级分子蒸馏条件中温度调整为170℃。
77.对比例8
78.与实施例1的区别仅在于：将实施例1中第二级分子蒸馏条件中压强调整为5pa。
79.对比例9
80.与实施例1的区别仅在于：将实施例1中第三级分子蒸馏条件中温度调整为140℃。
81.对比例10
82.与实施例1的区别仅在于：将实施例1中第三级分子蒸馏条件中压强调整为30pa。
83.对比例11
84.与实施例1的区别仅在于：将实施例1中第三级分子蒸馏条件中温度调整为210℃。
85.对比例12
86.与实施例1的区别仅在于：将实施例1中第三级分子蒸馏条件中压强调整为0.1pa。
87.试验例
88.分别按照相应实施例1的工艺步骤和条件对废液进行处理，测定12个对比例中所得产品的含量及停留时间，结果如表1、表2和表3。
89.表1第一级分离的测试结果
[0090] 第一级产物中重组分含量第一级停留时间实施例10.11％20min对比例10.12％40min对比例20.10％35min对比例30.10％15min对比例40.09％15min
[0091]
分析表1的数据可知：当温度高于80℃或压强低于6.0kpa时，停留时间变短但是第一级分子蒸馏的产物中重组分含量没有明显降低。当温度低于50℃或者压强高于16.325kpa时，第一级分子蒸馏产物中重组分含量没有明显降低，但是物料在第一级分子蒸馏中的停留时间明显增加。因此第一级分子蒸馏合适的分离温度为50-80℃，压强为6.325kpa-16.325kpa。
[0092]
表2第二级分离的测试结果
[0093] 第二级产物含量第二级停留时间实施例198.89％30min对比例599％50min对比例698.67％55min对比例797.1125min对比例897.4525min
[0094]
分析表2的数据可知：当温度高于160℃时或压强低于10pa时，物料在第二级分子蒸馏停留时间会相应减少但第二级分子蒸馏产物含量会明显降低，因为温度过高或压强过低时废液中的油酸会在第二级被分离出来，降低十八稀的含量。当温度低于120℃或压强高于300pa时，第二级分子蒸馏产物含量没有明显变化但物料停留时间大大增加。因此第二级分子蒸馏何时的分离温度为120℃-160℃，压强为10-300pa。
[0095]
表3第三级分离的测试结果
[0096] 第三级产物含量第三级停留时间实施例197.28％30min对比例998.0065min对比例1098.12％55min对比例1197.89％25min对比例1297.34％22min
[0097]
分析表3的数据可知：当温度高于200℃或压强低于0.5pa时，物料在第三级分子蒸馏中停留时间变短但是第三级分子蒸馏的产物纯度没有太大变化。当温度低于150℃或压强高于200pa时，第三级分子蒸馏产物含量没有明显变化但是物料停留时间明显增加。因为第三级分子蒸馏合适的分离温度为150℃-200℃，压强为0.5pa-20pa。
[0098]
为证明本技术实施例提供的三级分子蒸馏的方法相对于现有工艺的效果，还提供如下对比例：
[0099]
对比例13
[0100]
本对比例提供一种量子点废液的处理方法，其具体步骤如下：
[0101]
将量子点废液输送至蒸馏塔进行蒸馏，蒸馏温度为130℃，蒸馏时间为90min，在蒸馏塔塔顶收集得到纯度为99.5％的轻组分，将塔底收集到的重组分输送至减压精馏塔，对重组分进行减压精馏，减压精馏的操作压力为10kpa，操作温度为185℃，精馏时间为78min，在减压精馏塔顶收集得到纯度为95％的十八稀，将减压精馏塔塔底收集的剩余重组分输送至下级减压精馏塔进行减压精馏，减压精馏的操作压力为10kpa，操作温度为220℃，精馏时间为105min，在塔顶收集得到纯度为90％的油酸。
[0102]
结果显示，工艺总耗时为273min，得到的轻组分纯度为99.5％，非配位溶剂的纯度为95％，配体纯度为90％，工艺总成本与实施例1相比增加1.3倍。
[0103]
综上所述，本发明实施例提供一种量子点废液的处理方法，使用多级分子蒸馏技术对量子点废液进行分离，能依次分离轻组分，非配位溶剂，游离的配体或非配位溶剂，工艺流程简便易行，分离得到的产品纯度高。
[0104]
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。