在全球碳中和目標驅動下,生物質精煉成為替代化石資源的重要路徑。離子液體(ILs)憑借熱穩定性好、蒸汽壓低、溶解與可設計性強的優勢,在該領域應用前景廣闊,但高昂成本、反應后難分離的痛點,以及傳統回收方法(蒸餾、相分離、吸附等)能耗高、普適性差、回收效率低的局限,嚴重制約其工業化應用。
同時現有研究多聚焦單一回收效率,忽視回收過程的能源與環境價值,而清潔氫氣作為零碳能源載體,也亟需與工業過程深度融合以提升經濟性。電滲析技術對離子型物質的精準分離能力,使其在離子液體回收領域嶄露頭角,且陰極析氫反應可同步實現產氫,為破解上述行業難題提供了可能。
近日,廣東海洋大學何東林與中北大學梁驍聰研究團隊,系統評估了電滲析法同步回收 1 - 乙基 - 3 - 甲基咪唑醋酸鹽(EmimAc)、副產氫氣的集成工藝,為離子液體工業化應用瓶頸提供了創新解決方案。
該研究采用商業電滲析裝置,配置陰陽離子交換膜,以不銹鋼板為陰極、鉑 / 銥涂層鈦板為陽極,以稻草秸稈預處理廢液為處理對象,將預處理濾液、EmimAc 水溶液、醋酸水溶液、1 - 乙基 - 3 - 甲基咪唑氫氧化物(EmimOH)水溶液,分別作為淡化室、濃縮室、陰極液、陽極液的初始溶液。
在電場作用下,Emim?與 Ac?從淡化室選擇性遷移至濃縮室實現回收,同時陰極發生析氫反應產出氫氣,陽極發生析氧反應,至淡化室檢測不到 Emim?時終止實驗。該研究提出的電滲析集成工藝,實現了離子液體最高 98.7% 的高效回收與清潔氫氣聯產,兼具高效與低成本優勢,為推動綠色生物煉制的工業化落地提供了關鍵技術支撐。