[發(fā)明專利]一種CO2捕獲劑及其制備方法在審
| 申請?zhí)枺?/td> | 201410048886.7 | 申請日： | 2014-02-12 |
| 公開（公告）號： | CN103933830A | 公開（公告）日： | 2014-07-23 |
| 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人： | 徐海濤;歐陽偉;徐玉韜 | 申請（專利權(quán)）人： | 南昌航空大學(xué) |
| 主分類號： | B01D53/14 | 分類號： | B01D53/14 |
| 代理公司： | 南昌洪達(dá)專利事務(wù)所 36111 | 代理人： | 劉凌峰 |
| 地址： | 330063 江*** | 國省代碼： | 江西;36 |
| 權(quán)利要求書： | 查看更多 | 說明書： | 查看更多 |
| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 co sub 捕獲 及其 制備 方法 | ||
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種氣體捕獲劑及其制備方法，具體涉及一種CO2捕獲劑及其制備方法，屬于新型化工材料及其制備技術(shù)領(lǐng)域。?
背景技術(shù)
“溫室效應(yīng)”導(dǎo)致的全球氣候變暖被認(rèn)為是現(xiàn)今最緊迫的環(huán)境問題之一。通常認(rèn)為，“溫室效應(yīng)”的主要原因是的溫室氣體向大氣中的排放。其中，二氧化碳（CO2）是最主要的溫室氣體，它主要來源于化石燃料如煤和石油的燃燒。?
削減CO2排放的一種方式是從空氣中有效地捕獲CO2。CO2一旦被捕獲可以被隔絕在地質(zhì)巖系中，也可以被用作原料合成有機(jī)燃料和化工產(chǎn)品。?
目前，有多種CO2捕獲方法。工業(yè)規(guī)模上使用最廣泛的方法是化學(xué)捕獲法，使用的捕獲劑主要是烷醇胺水溶液，如單乙醇胺、N-甲基二乙醇胺、二乙醇胺及三乙醇胺等。烷醇胺水溶液與CO2發(fā)生化學(xué)結(jié)合而捕獲，當(dāng)向其施加熱量，捕獲劑與CO2之間的化學(xué)結(jié)合鍵被破壞，使得CO2被解吸，捕獲劑再生，并重新用于捕獲CO2。?
然而，烷醇胺水溶液捕獲劑存在一些缺點(diǎn)，如捕獲劑再生過程中用來破壞捕獲劑與CO2間化學(xué)結(jié)合鍵的高溫會導(dǎo)致烷醇胺發(fā)生不可逆的分解，烷醇胺本身或分解產(chǎn)物對裝置有一定的腐蝕性，大量的分散介質(zhì)水導(dǎo)致再生過程能耗很高。因此，有必要開發(fā)新型CO2捕獲劑。?
近年來，離子液體型CO2捕獲劑受到人們的關(guān)注。離子液體是一種低溫熔融鹽，在低于100?℃條件下，完全由陰離子和陽離子構(gòu)成的液體。美國專利公開號6849774、6623659及中國專利申請?zhí)朇N?101935311?A中都公開了不同結(jié)構(gòu)的離子液體型CO2捕獲劑。但這些捕獲劑與烷醇胺相比較，捕獲能力較低，速度較慢。?
針對CO2捕獲劑存在的問題，開發(fā)一種捕獲容量高、捕獲速度快、再生能耗低的新型離子液體型CO2捕獲劑是十分必要的。?
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種CO2捕獲劑，該捕獲劑具有捕獲容量高、捕獲速度快、吸收焓低進(jìn)而再生能耗低等特點(diǎn)，特別適合用于捕獲空氣中的CO2，為此本發(fā)明同時(shí)提供這類捕獲劑的制備方法。?
本發(fā)明是這樣來實(shí)現(xiàn)的，其特征是化學(xué)式結(jié)構(gòu)如下：?
（Ⅰ）
本發(fā)明所述CO2捕獲劑的制備方法，其特征步驟如下：
（1）向反應(yīng)釜中加入1.2摩爾份1-氰乙基咪唑和1.0摩爾份2-氯乙基甲醚及等體積甲苯，室溫電動(dòng)攪拌30分鐘，使原料充分混合，以10℃/分鐘的速度升溫至60℃，恒溫60℃攪拌反應(yīng)8-10小時(shí)，降至室溫，用等體積環(huán)己烷萃取除去過量的1-氰乙基咪唑及未反應(yīng)的2-氯乙基甲醚，60℃真空干燥24小時(shí)除去甲苯，得到中間產(chǎn)物1-氰乙基-3-乙基甲醚咪唑氯鹽；
（2）使用無水乙醇作為溶劑，將1-氰乙基-3-乙基甲醚咪唑氯鹽溶解，并通過717型強(qiáng)堿性I型陰離子交換樹脂，將1-氰乙基-3-乙基甲醚咪唑氯鹽交換為氫氧化1-氰乙基-3-乙基甲醚咪唑；
（3）將氫氧化1-氰乙基-3-乙基甲醚咪唑與等摩爾份三氰基甲酸加入反應(yīng)釜中，25℃攪拌反應(yīng)24小時(shí)，70℃真空干燥24小時(shí)除水，得到本發(fā)明的CO2捕獲劑。
本發(fā)明提供的CO2捕獲劑可以在溫度20-50℃、1atm的條件下捕獲空氣中的CO2，在25℃、1atm條件下捕獲量最高可以達(dá)到1.06?mol?CO2/mol捕獲劑。所述捕獲劑捕獲CO2后以一相的形式存在，即CO2被捕獲入所述捕獲劑中不產(chǎn)生固體沉淀或第二液相的分離。所述捕獲劑在整個(gè)捕獲過程中維持在較低的粘度，在20℃、1atm條件下，所述捕獲劑飽和捕獲時(shí)粘度的最高值為56?mPa·S。此外，所述捕獲劑捕獲CO2速度較快，在25℃、1atm條件下，飽和捕獲時(shí)間為7分鐘，其速度與烷醇胺水溶液相當(dāng)。?
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