[發(fā)明專利]用于吸收SO2氣體的負載型離子液體及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410517409.0
• 申請日: 2014-09-30
• 公開（公告）號: CN104289075B
• 公開（公告）日: 2017-01-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王建英;張麗喆;胡永琪;陳瑩;劉超;張向京
• 申請（專利權(quán)）人: 河北科技大學
• 主分類號: B01D53/14
• 分類號: B01D53/14
• 代理公司: 石家莊科誠專利事務所13113
• 代理人: 劉謨培

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種離子液體，尤其涉及一種用于吸收SO₂氣體的負載型離子液體，同時，本發(fā)明涉及該離子液體的制備方法。?

背景技術(shù)

現(xiàn)今社會大氣污染越來越嚴重，尤以SO₂的污染對社會影響最大。SO₂可以與空氣中的O₂、水蒸氣在一定條件下迅速生成H₂SO₄，H₂SO₄隨雨水降下形成酸雨；也可以與空氣中的飄塵結(jié)合成氣溶膠粒子，經(jīng)過一系列化學作用形成硫酸煙霧，影響植物生長，破壞水生生態(tài)系統(tǒng)，使土壤貧瘠化，腐蝕建筑物等；SO₂對人體的呼吸器官和眼膜具有較強的刺激作用；所以，解決SO₂排放污染問題日益迫切。

采用煙氣脫硫是主要抑制SO₂排放的工業(yè)方法，目前煙道氣脫硫的方法有濕法、干法和半干法脫硫。其中濕法脫硫以石灰石/石膏法應用最為廣泛，但由于吸收過程中存在很多不足，如一次性投資大，設(shè)備要求高，運行成本高，脫硫劑再生能耗高等問題，對脫硫工藝又提出了新的要求，尋找吸收能力高、選擇性能好、化學穩(wěn)定性好、不易產(chǎn)生二次污染的新型吸收劑越來越受到人們的關(guān)注。

近年來，離子液體作為一種綠色溶劑由于具有不揮發(fā)的特點使其在氣體吸附分離領(lǐng)域顯示了強大的應用潛力。離子液體是一種極低揮發(fā)性的有機熔融鹽，具有幾乎無蒸氣壓，對環(huán)境無污染，可以回收循環(huán)利用的特點。離子液體與傳統(tǒng)的吸收溶液相比具有顯著的優(yōu)勢，可吸收包括SO₂在內(nèi)的多種氣體，這為吸收SO₂提供了新的途徑。盡管國內(nèi)外對脫硫功能化離子液體的研究取得了一定的進展，但這類離子液體粘度較大，成本高，脫硫過程中存在氣液傳質(zhì)阻力大、應用成本高等問題，阻礙了其工業(yè)化應用的進程。

發(fā)明內(nèi)容

為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供了一種結(jié)合功能化離子液體和多孔材料的雙重優(yōu)點，成本低，適于工業(yè)應用的用于吸收SO₂氣體的負載型離子液體。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的用于吸收SO₂氣體的負載型離子液體為[R1Mim]R2-X，其中Mim為甲基咪唑；R1為CH₃(OCH₂CH₂)_n；R2為20種常見氨基酸的一種；載體X為活性炭或活性炭纖維。

該負載型離子液體是將含醚基的功能化咪唑離子液體負載到活性炭或活性炭纖維載體上，利用離子液體中的氨基酸陰離子中的氨基與載體活性炭或活性炭纖維的-COOH基結(jié)合形成化學鍵合的負載，提高了其穩(wěn)定性和重復使用率，利用醚基功能化咪唑離子液體中醚基和咪唑環(huán)的靜電力分布形成對SO₂分子吸收作用的活性位點，增加了負載后的離子液體吸附SO₂的活性位，提高了對SO₂的吸附效果，同時，由于載體的加入，利用載體的孔道結(jié)構(gòu)，增加了SO₂氣體與離子液體間接觸的比表面積，極大提高了其工業(yè)應用性。

作為對上述方式的限定，所述載體X和功能化離子液體[R1Mim]R2的質(zhì)量比為1∶0.1～0.5。

作為對上述方式的限定，所述R1中n=1或2或3。

將載體和功能化離子液體的質(zhì)量比進行限定，使兩者間的結(jié)合效果達到最優(yōu)，以獲得工業(yè)應用經(jīng)濟性較好的負載型離子液體；因功能化咪唑離子液體與載體間的相互作用影響，限定醚基為短鏈醚基結(jié)構(gòu)。

同時，本發(fā)明的用于吸收SO₂氣體的負載型離子液體的制備方法，包括以下步驟：

a、合成中間體[R1Mim][OH]：將[R1Mim][CH₃SO₃]與陰離子交換樹脂在10~30℃下攪拌反應30~90min，抽濾，蒸餾水洗滌，旋蒸得到中間體[R1Mim][OH]的水溶液；

b、合成中間體[R1Mim]R2：將步驟a得到的水溶液滴加到R2的水溶液中，在0~30℃下攪拌反應12~48h，旋蒸，用有機溶劑洗滌，抽濾，再旋蒸，最后真空干燥，得到中間體[R1Mim]R2，使用溶劑溶解得到中間體[R1Mim]R2的溶液；