本发明涉及一种离子液体溶液二级分子蒸馏真空系统脱水及有机物的处理工艺，将离子液体混合物溶液预热后进入一级分子蒸馏系统预处理部分水及有机物，经过中间储罐缓冲后进入二级分子蒸馏系统进一步脱除水及有机物，被分离后的离子液体、水及有机物分别储存在罐体中，且根据被分离后的离子液体、水及有机物的密度有效破真空，保证被分离物质在常压下被有效输送。本发明采用二级分子蒸馏真空分离技术，有效的实现了水及有机物和离子液体的分离，真空系统被有效破除，可实现被分离物质输送连续化操作，具有工艺先进、操作简单、效果稳定可靠等优点。