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离子液体在纳米纤维素制备中的应用进展

2020-05-15陈蓓秋林春香刘以凡吕源财刘明华

化工学报 2020年3期
关键词:结晶度水解纤维素

陈蓓秋,林春香,2,3,4,刘以凡,3,4,吕源财,3,4,刘明华,3,4

(1 福州大学环境与资源学院,福建福州350116; 2 齐鲁工业大学制浆造纸科学与技术教育部/山东省重点实验室,山东济南250353; 3 福建省农村废弃物绿色循环技术工程研究中心,福建福州350116;4 福建省植物资源高值化利用工程技术研究中心,福建福州350116)

引 言

纳米纤维素被定义为一种至少有一维尺寸达到纳米级的纤维素材料,与传统纤维素材料相比,具有比表面积高、抗张强度大、杨氏模量高、长径比大等优良性能,被广泛地应用在造纸、包装、环保、食品、复合材料及医学等诸多领域。目前纳米纤维素的制备方法主要包括酸解法[1-4]、机械法[5-8]、生物法[9-11]、氧化法[12-14]、离子液体法[15-17]等。此外,还有近年来新开发的亚临界水解法[18-19]、美国高附加值制浆法(American value added pulping, AVAP)[20-21]等,各方法的优缺点如表1 所示。其中,离子液体法因其绿色无毒、可回收并重复使用,在纳米纤维素制备领域中展现了较大的潜力。

离子液体是指在室温或接近室温下呈现液态的、完全由阴阳离子所组成的盐类物质,具有化学稳定性、热稳定性、可设计性等优点,被称为“新型绿 色 溶 剂”[22-25]。自 从2002 年Swatloski 等[26]首 次 发现离子液体可溶解纤维素以来,离子液体凭借其优异的性能在纤维素的资源化转化与利用方面表现出巨大的潜力。与传统纤维素溶剂相比,离子液体有易分离、可回收、性质稳定及环境友好可以循环使用等诸多优点,被广泛地用在了纤维素的溶解、木质纤维素的预处理以及纤维素水解等方面[27-28]。研究报道,在离子液体结构中加入酸性官能团,用作纤维素水解的催化剂,可加快纤维素的水解速度、提高纤维素的水解效率,并能够在更温和的条件下进行操作[29]。酸性离子液体在对纤维素进行溶解或溶胀的同时,兼具显著的催化活性,为从纤维素原料中制备纳米纤维素提供了一种非常有前景的方法。

因此,本文将综述近年来离子液体在纳米纤维素制备方面的应用情况,包括离子液体作为预处理手段制备纳米纤维素和作为催化剂直接水解制备纳米纤维素两方面,并对离子液体的回收利用手段进行简单概述。

1 离子液体作为预处理手段辅助制备纳米纤维素

1.1 离子液体辅助机械法制备纳米纤维素

机械法(如高压均质法、微射流等)制备纳米纤维素无须使用化学试剂,对环境污染小。但单纯的机械法会消耗大量的能量和时间,且容易出现设备堵塞等问题,从而无法实现制备过程连续化。为了改善此类问题,通常会对原料进行适当的预处理。目前,常用的预处理方法主要是纤维素酶水解和TEMPO 氧化[30]。预处理降低了样品进行机械处理的要求,但由于预处理法使用了化学试剂,可能存在化学试剂残留,使其适用范围被限制。因此,如何结合其他方法降低能耗,且不存在安全隐患是当前亟待解决的问题。离子液体作为新一代“绿色溶剂”,因其可回收循环使用,且能够有效溶解纤维素、木质素及生物质大分子等,因而被广泛用于生物质的预处理[28,31-32]。在木质纤维素类生物质中,纤维素、半纤维素和木质素在复杂的物理缠绕和氢键、范德华力等化学作用下形成了十分复杂的结构,离子液体通过对木质纤维素的润胀作用可破坏其复杂结构,使其材料结构变得疏松,提高纤维素大分子的可及性,便于后续纤丝化处理。如,Li等[33]首先用离子液体1-丁基-3-甲基咪唑氯盐[Bmim]Cl对甘蔗渣纤维素进行溶解预处理,随后采用高压均质技术从甘蔗渣中分离出直径为10~20 nm 的纳米纤维素;均质溶液可以顺利通过高压均质器而不出现任何堵塞。与单纯机械处理相比,离子液体溶解处理后制得的纳米纤维素粒径更小,且后续机械处理能耗也更低。此外,离子液体预处理过程中还可同时去除生物质中部分木质素或半纤维素,提高纳米纤维素纯度。例如,采用离子液体在70~100℃下处理油棕榈叶可增强酶的脱木素作用[34];竹子中的半纤维素在离子液体1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐[Bmim][BF4]处理后含量降低,纤维素含量升高[35],椰壳经1-丁基-3-甲基咪唑硫酸氢盐[Bmim][HSO4]/醇/水体系预处理后69.2%的木质素被脱除[36-37]。Eksiler等[38]将油棕榈中果皮纤维与离子液体[Bmim][BF4]一同放入盘磨机进行研磨3 h,一步法制备出纳米纤维素纤丝。离子液体作为果皮纤维溶剂的同时可以去除纤维中部分木质素和半纤维素,提高纳米纤维纯度,同时球磨过程可将纤维的直径降低至127 nm。

表1 纳米纤维素传统制备方法的优缺点Table 1 Advantages and disadvantages of traditional preparation methods of nanocellulose

由于原料在离子液体预处理过程中,纤维素分子间与分子内的氢键被离子液体中的阴离子削弱,长分子链在机械处理的剪切力作用下断裂为短链,使制备得到的纳米纤维素在结晶度、热稳定性等性能上有所下降,但不同的原料下降幅度不同。Wang等[39-40]用离子液体[Bmim]Cl 结合高压均质处理棉纤维和桉木浆,分别得到直径为10~20 nm 和20~100 nm的球形纳米纤维素。与原料相比,通过该方法得到的纳米纤维素的结晶度、热稳定性及平均分子量显著降低,但由于桉木浆纤维簇具有刚度高、纤维簇短、纤维簇交织弱等特点,其结晶度与平均分子量的下降幅度小于棉纤维。

虽然离子液体结合机械处理制得的纳米纤维素与原料相比结晶度、热稳定性有所下降,但这并没有限制纳米纤维素的应用,反之,与未经离子液体预处理相比,其所获得的纳米纤维素制成的复合材料的拉伸性能更为优异。Ninomiya 等[41]考察了离子液体预处理对纳米蔗渣纤维的影响。研究结果显示,离子液体预处理后,蔗渣纤维的纤丝化程度大大提高,所得纤丝直径为10~20 nm。比表面积由6.3 m2/g 提高到32 m2/g(图1),从而增大填料与机体的界面面积,与未经离子液体预处理制得的纳米纤维素复合材料相比,离子液体预处理后制得的酯化甘蔗渣/聚丙烯复合材料的拉伸性能更为优异,其抗拉强度由37 MPa 提高到40 MPa,拉伸模量由2.0 GPa 提高到2.5 GPa,拉伸韧性由0.52 J/cm3提高到1.29 J/cm3。

1.2 离子液体预处理辅助化学法制备纳米纤维素

离子液体不仅可用于机械处理的预处理,也常用于化学法制备纳米纤维素的预处理手段。相较于其他预处理方法,离子液体对纤维素的润胀作用,可提高纤维素分子的可及性,加快后续催化水解的反应进程。Lazko等[42]首先用离子液体[Bmim]Cl在80℃润胀棉浆纤维1 h,随后加入4%(质量分数)的硫酸继续水解反应2 h 后可制备出直径在20 nm 左右,长度为150~350 nm 的纤维素纳米晶体(cellulose nanocrystal,CNC)。基于离子液体对纤维素晶区的破坏,其酶解或酸解速率均比未经预处理的纤维素快。

图1 蔗渣纳米纤维素SEM图[41]Fig.1 SEM micrographs of sugarcane bagasse nanocellulose[41]

离子液体预处理还可降低酸水解中酸的浓度,提高纳米纤维素的得率与结晶度[43-46]。Pang 等[43]采用超声辅助离子液体[Bmim]Cl 对微晶纤维素(microcrystalline cellulose, MCC)进行预处理,随后用H2SO4水解制备CNCs(图2)。由于预处理提高了MCC 的可及性和敏感度,且[Bmim]Cl 的阴离子氯化物在水解过程中仍然可以作用于纤维素中的氢键,从而进一步提高了H2SO4的催化能力,使得无定形区域的水解能够在H2SO4浓度较低的条件下进行。与传统酸水解工艺相比,H2SO4的质量分数可从60%~65%降低至20%~23%,纳米纤维素的得率和结晶度分别提高到50%~53.9%和82%~85.7%。同样,董翠华等[44]以离子液体1-烯丙基-3-甲基咪唑氯盐[Amim]Cl 对MCC 进行润胀处理,酸解后制得的纳米纤维素得率为56.9%,结晶度为78.4%,H2SO4的质量分数由63.5%降低至28%,极大地减少了无机酸的用量。陈嘉川等[45]采用1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐[Emim][OAc]对MCC 进行润胀处理,然后通过H2SO4水解制得结晶度为78.3%的纳米纤维素,得率与现有方法相比提高了22.4%。其中,离子液体[Amim]Cl、[Emim][OAc]在溶液中的质量分数都为52%~65%。

与其他预处理手段相比,离子液体预处理制备纳米纤维素可以削弱生物质材料内部氢键并破坏其复杂的化学结构,从而大大提高处理过程中的纳米化效率,进而降低能耗或缩短水解时间;离子液体预处理还可加快木质素和半纤维素的脱除,提高纤维素的纯度;另外,离子液体还可实现高效率回收,是一种绿色高效的预处理方法。

2 离子液体作为催化剂直接水解制备纳米纤维素

通过在离子液体中加入无机酸可促进纤维素的水解,Li 等[47]曾报道在温和条件下,往离子液体[Bmim]Cl 和纤维素溶液中加入催化剂量的硫酸,纤维素无须预处理即可水解。但离子液体在酸性溶液中的再生比较困难,且无机酸的使用提高了环境污染的风险。鉴于离子液体的可设计性,通过功能化离子液体让其具有催化活性便引起了广泛学者的兴趣。为此,酸性离子液体的出现解决了这个问题,酸性离子液体兼有无机酸和离子液体两方面的优良特性,在水解纤维素反应中,既可充当催化剂又可充当溶剂,是生物质转化过程中理想的反应催化剂。与传统无机酸水解机理类似,当酸性离子液体加入水解反应体系后,会电离出有利的H+,反应时,质子氢进攻糖苷键上的氧原子,导致两个糖单元之间的C—O 键断裂;不同的是,离子液体体系中纤维素氢键网络已被破坏,β-糖苷键完全暴露,易受H+的进攻,使得离子液体催化水解反应兼具稀酸水解催化剂用量少和浓酸水解速度快的优势[48]。Miao 等[49]以阔叶木浆纸板为原料,在离子液体四正丁基乙酸铵/二甲基乙酰胺(TBAA/DMAc)体系中成功地制备出疏水性CNCs(图3)。该研究将离子液体溶剂体系TBAA/DMAc 与乙酸酐结合,将纤维素无定形区域水解和结晶区域表面乙酰化都在一锅中进行。该方法简单有效,离子液体的使用代替了传统的强酸如硫酸、盐酸,减少了腐蚀性化学品的使用并实现了试剂的回收。

图2 传统H2SO4水解MCC制备CNCs(上)和超辅助[Bmim]Cl预处理结合H2SO4水解MCC制备CNCs(下)[43]Fig.2 Preparation of CNCs through sulfuric acid hydrolysis(upper),and fabrication of CNCs through ultrasonic-assisted[Bmim]Cl pretreatment and subsequent sulfuric acid hydrolysis(lower)[43]

图3 以TBAA/DMAc和乙酸酐一锅法制备疏水性CNCs(上)和传统制备方法(下)[49]Fig.3 One-pot preparation of hydrophobic CNC in TBAA/DMAc with acetic hydride (upper)and more typical route(lower)[49]

离子液体[Bmim][HSO4]是纳米纤维素制备过程中最常用的溶剂和催化剂。与传统无机酸水解法相比,离子液体水解法制备的纳米纤维素具有更高的得率,且该法也避免了无机酸使用造成的设备腐蚀和环境污染问题。Mao 等[15]采用[Bmim][HSO4]在120℃条件下处理MCC 制备CNC,得率为44%;为了提高CNC 得率,通过对水解工艺进行优化,以针叶木、阔叶木和MCC 为原料,CNC 得率可提高到57.7%、57.0%和75.6%,接近理论值,结晶度可分别提 高 至78%、77%、82%[50]。Tan 等[16]在 以[Bmim][HSO4]水解MCC 的研究中发现,纳米晶的结晶度随着水解温度的升高而增加,主要原因归结于在较高的温度下其选择性去除纤维素的无定形区速率也随着加快,使得结晶度增加。杨桂花等[51]用[Bmim][HSO4]水解MCC 可制备得到结晶度为90%的纳米纤维素。相较于传统的无机酸水解法,离子液体水解体系中不存在残存的酸,避免了酸对环境的污染。然而,与无机酸水解法一样,[Bmim][HSO4]水解制备的纳米纤维素,其热稳定性较之原料却有明显下降[52]。究其原因,主要可归结为两方面:一方面是离子液体中的硫酸基团黏附在纤维素纳米晶表面,硫酸基团在较低温度下会引起分解[53];另一方面是纤维素纳米晶粒径小,含有大量自由端链,在较低的温度下易分解[54]。

除了常用的[Bmim][HSO4],[Bmim]Cl、[Amim]Cl等离子液体也常被作为安全高效的水解催化剂。陈孝云等[55]发现与离子液体[Amim]Cl、1-辛基-3-甲基咪唑溴化盐[Omim]Br 相比,[Bmim]Cl 中制得的纳米纤维素得率更高,平均长度与平均宽度均为纳米级别,长度450~550 nm 占94.3%。鉴于离子液体对木质纤维素的优异溶解特性,已有研究报道了以离子液体为催化剂水解棕榈树皮纤维[56]、桑纤维[57]成功制得结晶度和刚性更好的纳米纤维素,其中,在桑枝纳米纤维素制备的过程中,离子液体与仿酶的结合使用使制备时间减少50%以上[57]。

在随后的研究中,有学者发现乙酸基离子液体可更有效地溶解纤维素。根据Kamlet-Taft 参数,1-丁基-3-甲基咪唑醋酸盐[Bmim][OAc](β=1.09)的氢键碱度比[Bmim]Cl(β=0.83)更强,有利于纤维素聚合物链氢键网络的弱化,加快纤维素的溶解[58]。硬木(如南部黄松)和软木(如红橡木)经过轻度研磨可以在1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐[C2mim][OAc]、[Bmim]Cl 中完全溶解,两者相比,[C2mim][OAc]被视为最优异的木材溶剂[59-60]。Zavrel 等[61]在研究21 种离子液体溶解木质纤维素的实验中发现相同条件下[Emim][OAc]对纤维素的溶解性能最好。Isik 等[62]在加热条件下,利用[Emim][OAc]离子液体可溶解16%(质量分数)的纤维素,而通过微波加热可溶解25%(质量分数)的纤维素。Abushammala 等[63]用[Emim][OAc]直接处理木材制备CNC,得到的CNC为Ⅰ型, 结晶度为75%。Tan 等[16,64]用[Bmim][OAc]离子液体催化水解MCC,通过对沉淀物水洗冷冻干燥后制得白色的纳米纤维素粉末。

在离子液体催化水解制备纳米纤维素的过程中,水解条件和离子液体类型对纳米纤维素的性能有很大的影响。Iskak 等[65]研究了温度和时间对离子液体催化水解MCC 制备纳米纤维素的影响,其研究结果表明,水解的温度和时间对所得CNC 的性能具有较大的影响。CNC 的得率随着水解时间的延长逐渐提高,而在足够的反应时间下,结晶度指数和热稳定性呈先减小后增大的趋势;水解温度的提高可促进CNC 得率、结晶度指数、热稳定性的提高以及直径和长度的增大。离子液体中阳离子的类型也是影响所制备纳米纤维素性能的一个重要因素,Grzabka-Zasadzińska 等[66]用三种新合成的不同阳离子结构(图4)的咪唑离子液体水解纤维素。结果发现:当阳离子为脂肪族取代基时,可制备得到尺寸小于122 nm 的纳米纤维素,但所得到的纳米纤维素粒径分布较宽,部分粒径甚至达到2 μm;而若在阳离子咪唑基团中引入甲基,则可以得到较窄粒径分布、350 nm 以下的纳米纤维素;若在含有苄基取代基的离子液体水解中,可得到粒径分布范围更窄的纳米纤维素。此外,离子液体中阳离子的类型还会影响纳米纤维素的结晶度。因此,可通过设计合成不同的离子液体,来调控所制备纳米纤维素的性能。

由此可见,离子液体可同时作为纤维素水解的反应介质和催化剂,大大提高了反应的速率和催化活性,更重要的是离子液体可循环使用,避免了传统强酸催化剂带来的一系列环境问题,为构建绿色化学反应过程提供了新的途径。近年来,更多的研究被投入到功能化离子液体的催化反应中,功能化离子液体因其具有可设计性,大大拓宽了其在生物质转化中的应用范围,使其成为当今绿色化工的热点研究方向。

综上所述,离子液体既可作为预处理手段辅助制备纤维素纳米纤丝或纳米晶,又可作为溶剂和催化剂直接水解制备纤维素纳米晶体,但二者的工艺条件略有不同。当以木质纤维素为原料时,通常采用离子液体预处理后结合机械处理制备纤维素纳米纤丝。此时,依据原料不同通常在90~150℃范围内处理2~4 h;而当以MCC 为原料时,通常采用离子液体辅助酸水解制备纳米晶,此时,一般在较温和(40~50℃)的条件下处理30 min到2 h即可制备出尺寸不同的纤维素纳米晶体。若直接利用酸性离子液体催化水解MCC 时,在70~100℃水解1~1.5 h 便可得到尺寸均一的纤维素纳米晶。

3 离子液体的回收

在纳米纤维素制备过程中,离子液体的使用有效避免了传统有机溶剂或无机酸所造成严重的环境、健康、安全以及设备腐蚀等问题,同时,离子液体易回收、可反复多次循环使用,为纳米纤维素的绿色、高效制备方法提供了选择[67]。随着离子液体应用规模及范围的逐渐扩大,其回收循环利用成为工业应用中重要衡量指标之一。目前,离子液体的回收方法主要包括膜分离法[68]、萃取法[69]、双水相法[70]、吸附法[71]、蒸馏法[72]等。

膜分离技术由于其高效、绿色节能等优势被应用到离子液体回收中,对离子液体的分离回收具有一定优势和应用前景[73-74]。膜分离技术主要包括渗透汽化[68,75]、纳滤[76]、反渗透[75]、电渗析[77]等。其中,纳滤膜分离技术一般应用于难分离的亲水性离子液体水溶液中离子液体的预浓缩;反渗透对于分子量较小的离子液体具有更高的截留率,同样也只能实现离子液体水溶液的预浓缩。但膜分离技术也存在一些问题,如离子液体黏度高容易导致滤膜通量低,膜寿命不长及膜分离机理尚未明确等。因此,可将膜技术与其他分离技术结合来解决目前膜分离技术的不足。

图4 离子液体的结构及名称[66]Fig.4 Structures and names of used ionic liquids[66]

利用水或有机溶剂等萃取剂可将非挥发性物质或者其他物质从离子液体体系中分离出来,实现离子液体的回收循环,主要应用于疏水性离子液体的回收[78]。萃取法简单有效,无须复杂设备并可连续操作,但萃取过程中挥发性溶剂的使用容易导致二次污染问题[79]。

双水相萃取技术是近年来发展迅速的一项绿色提取技术,具有分离效率高、能耗低、简便易操作等优点,近几年被用于离子液体的浓缩回收[80-82]。用于纳米纤维素制备的离子液体多为亲水性,加入水结构促进型无机盐后能够在“盐析作用”下通过双水相成相与水分子疏离,从而达到离子液体分离的目的,在离子液体回收方面表现出极大的应用潜力。

吸附法因其操作简便、安全廉价等优点也被用于离子液体的回收中, 主要用于离子液体+水体系中离子液体的吸附分离[74]。但目前开发的用于离子液体分离的吸附剂和洗脱剂, 选择性较差, 性能不稳定且易失活。此外,操作过程中所需设备较复杂,不易规模化操作。

离子液体具有几乎可以忽略的蒸气压,采用蒸馏技术将体系中易挥发组分分离出来,从而实现离子液体的回收是一种简单易行的方法,但该方法不适合处理含热敏性物质的离子液体[83]。蒸馏技术因其操作简便在纳米纤维素制备过程离子液体的回收研究中被广泛采用。Phanthong 等[84]采用一步法在离子液体[Bmim]Cl中对纤维素粉末进行球磨处理制备出纳米纤维素,随后将滤液通过旋转蒸发去除水分进行离子液体回收。研究发现用回收4次后的[Bmim]Cl与用新鲜的[Bmim]Cl制备的纳米纤维素其化学结构并无明显差别(图5曲线A和曲线B),但回收4 次后的离子液体表观颜色较深(图5 插图E)。其颜色的改变主要是由回收的离子液体中残留的微量纳米纤维素及糖类引起的[85],可通过图5曲线C(曲线A 和曲线B 的光谱数据进行谱减所得)来证实,红外谱图中3250 cm-1和1044 cm-1处的吸收峰分别对应于O—H 和C—O 拉伸振动。SEM 图显示所制备的纳米纤维素为呈现网状结构的纳米纤丝(图6),且离子液体回收次数对纳米纤维素的性能和化学成分并无影响。Huang 等[86]采用减压蒸馏法对催化水解脱脂棉制备纳米纤维素后的离子液体[Bmim][HSO4]进行回收并重复使用,经过5 次循环利用后,离子液体的回收率依旧可达90%以上,红外及核磁表征结果显示,回收离子液体的主要化学成分没有发生改变,但离子液体的黏度、回收率及纳米纤维的得率随着循环次数的增加略有下降(表2)。

图5 新鲜离子液体和回收离子液体的红外光谱[84]Fig.5 FTIR spectra of fresh[Bmim]Cl and recovered[Bmim]Cl[84]

离子液体高效回收利用决定着离子液体的经济性,是工业化生产的关键因素[87]。在离子液体回收过程中,离子液体的高效脱水是该技术的发展瓶颈。蒸馏被认为是去除挥发性溶剂和溶质的最简单的方法, 然而, 蒸馏过程中能量消耗高, 分离率低,使得利用该技术来实现高浓度的离子液体回收仍然具有挑战性。因此, 开发有效的、廉价的、切合实际的方法, 将离子液体脱水到能够重复利用的浓度, 并保持较高的回收率依旧是目前努力的方向。

图6 利用不同回收次数的离子液体制备的纳米纤维素SEM图[84]Fig.6 SEM images of nanocellulose prepared by recovered ionic liquid in different reuse times[84]

4 结 论

纳米纤维素因其轻质高强等优良性能已引起学术界和工业界的浓厚兴趣,未来具备实现商业化的潜能。但传统纳米纤维素的制备方法存在许多局限性,如酸用量大、易腐蚀设备、污染环境、试剂不易回收、能耗大等。离子液体在纳米纤维素的制备中展现了巨大的潜力,不仅可通过设计离子液体的类型来调控纳米纤维素的性能,还可通过离子液体的有效回收来实现成本效益。与处置问题有关如毒性、生物降解等环境问题,都可以通过回收和再循环离子液体来解决。因此,充分利用离子液体的所有优点,特别是可回收和再循环利用的特点,可以显著地促进离子液体在工业中的应用。然而,大部分离子液体都存在价格昂贵、回收成本较高等问题,极大地限制了离子液体在纳米纤维素工业化中的应用,使得离子液体在该领域还面临着诸多问题与挑战。未来的研究方向可从以下几方面进行突破。

(1)由于离子液体本身存在黏度大、熔点高等问题,为实际应用造成一定困难。因此,可利用离子液体可设计性的特点,从明确的设计理念出发,设计较低温度下可以催化水解或预处理木质纤维素制备纳米纤维素的离子液体,开发出更多适用于纳米纤维素制备的离子液体。

(2)优化离子液体处理木质纤维素的工艺条件,根据原料性质选择最佳的离子液体类型,确定离子液体预处理或水解条件,优化反应温度、离子液体用量等制备条件,缓解制备过程中成本高的问题,加速离子液体制备纳米纤维素的产业化进程。

(3)离子液体的制备、回收成本较高,分离、纯化较困难,这对于离子液体的推广应用是一个巨大的挑战。因此,除了开发制备成本低廉、性能优异、易于回收的离子液体外,还可通过以下措施,降低离子液体的回收成本:优化回收工艺,增加离子液体的回收率;通过不同技术的优化组合,开发低能耗溶剂回收技术,实现规模回收离子液体;通过在离子液体中引入特殊官能团,降低离子液体的亲水性能,在不影响离子液体使用性能的前提下,提高其回收效率。

(4)离子液体基本物性数据依然偏少,对其毒性及对人类健康影响方面的研究相对较少。离子液体对环境的友好程度还需要深入研究,这对于开发绿色、高效的纳米纤维素制备技术十分重要。

纳米纤维素作为一种绿色可再生的纳米材料,具有广阔的应用前景。推动离子液体在纳米纤维素制备中的应用,具有重要的现实意义。因此,设计构建出更多新型、高效、廉价且安全的离子液体、不断降低离子液体回收处理成本、提高离子液体体系中纳米纤维素的得率和性能,以进一步促进离子液体在纳米纤维素制备领域中的应用。

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