[發(fā)明專(zhuān)利]用于脫除煙氣中SO2的鐵基咪唑類(lèi)離子液體及其制備方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510523163.2
• 申請(qǐng)日: 2015-08-24
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN105198815A
• 公開(kāi)（公告）日: 2015-12-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郭家秀;尹華強(qiáng);羅德明;廖明;楚英豪
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 四川大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): C07D233/58
• 分類(lèi)號(hào): C07D233/58;B01J31/02;B01D53/86;B01D53/50;B01D53/14
• 代理公司: 北京眾合誠(chéng)成知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11246
• 代理人: 裴娜

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于化學(xué)工程和環(huán)境保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于脫除煙氣中SO₂的鐵基咪唑類(lèi)離子液體及其制備方法。

背景技術(shù)

室溫離子液體(roomtemperatureionicliquids,RTIL)，簡(jiǎn)稱(chēng)離子液體(IL)，是由特定陽(yáng)離子和陰離子構(gòu)成，在室溫或近于室溫下呈液態(tài)的離子化合物。離子液體中只有陽(yáng)離子和陰離子，不包含中性分子。這種特殊的結(jié)構(gòu)使離子液體顯出特殊的性質(zhì)。離子液體作為一種新興的綠色環(huán)保材料備受關(guān)注，已成為世界各國(guó)科學(xué)家探索研究的熱點(diǎn)。因?yàn)殡x子液體具有獨(dú)特的結(jié)構(gòu)，使其擁有了許多一般溶劑無(wú)法比擬的獨(dú)特性質(zhì)：(1)蒸汽壓低、難揮發(fā)、性質(zhì)穩(wěn)定，可應(yīng)用于高真空體系中，同時(shí)可以減少因揮發(fā)而帶來(lái)的環(huán)境污染問(wèn)題。(2)液程范圍寬，呈液體范圍大約為-90～400℃。寬的液程區(qū)間有利于動(dòng)力學(xué)控制，給予了科學(xué)家們更具彈性的研究空間。(3)溶解性能良好。離子液體不僅對(duì)許多無(wú)機(jī)、有機(jī)、金屬、高分子材料有良好的溶解性，可以作為許多化學(xué)反應(yīng)的溶劑。對(duì)H₂、O₂、CO、CO₂、SO₂等氣體也表現(xiàn)出良好的溶解性，不僅使離子液體可以成為加氫反應(yīng)、羰基化反應(yīng)、氧化反應(yīng)等的良好溶劑，也為大氣污染物的治理提供了全新的研究方向。(4)電化學(xué)性能優(yōu)異，電化學(xué)窗口可以高達(dá)4～6V。離子液體不僅具有良好的導(dǎo)電性，還很難與其他物質(zhì)發(fā)生絡(luò)合現(xiàn)象，可以作為許多物質(zhì)的電解液，極大的促進(jìn)了電化學(xué)的發(fā)展。(5)離子液體結(jié)構(gòu)可以根據(jù)使用者的需要設(shè)計(jì)，通過(guò)嫁接官能團(tuán)或者調(diào)整陰、陽(yáng)離子的組合，改變離子液體的理化性質(zhì)，達(dá)到制備功能化(task-specific)離子液體的目的。因此，離子液體又被稱(chēng)為“設(shè)計(jì)者溶劑”。(6)催化活性強(qiáng)，很多離子液體可以在有機(jī)合成中充當(dāng)溶劑與催化劑的雙重角色，并且通過(guò)離子液體可以設(shè)計(jì)的特性，改變離子液體的酸堿性可以替代傳統(tǒng)的酸堿催化劑。離子液體也可作為相轉(zhuǎn)移催化劑進(jìn)行相轉(zhuǎn)移催化。離子液體還可以與多種金屬形成金屬配合物，作為配位催化劑。因此，由于離子液體具有蒸汽壓低、不易揮發(fā)、熱穩(wěn)定性高、催化活性高等獨(dú)特的理化性質(zhì)，為科學(xué)家們解決傳統(tǒng)濕法脫硫技術(shù)所存在的問(wèn)題提供了新的研究方向。公開(kāi)號(hào)為CN104740975A公開(kāi)了一種新型高效可逆離子型氨氣吸收劑，屬于氣體分離與凈化技術(shù)領(lǐng)域。所述的吸收劑是由吡啶或咪唑及其衍生物陽(yáng)離子和含二價(jià)金屬鈷離子的陰離子組成的路易斯酸離子液體。該吸收劑通過(guò)陰離子中二價(jià)金屬鈷離子與氨氣分子間的化學(xué)絡(luò)合作用，以及陽(yáng)離子與氨氣分子間的氫鍵作用共同實(shí)現(xiàn)對(duì)氨氣的高效吸收，同時(shí)具有穩(wěn)定性好，易于解吸，可多次循環(huán)使用等優(yōu)點(diǎn)，為工業(yè)含氨尾氣中氨氣的分離回收及凈化提供了一種新型吸收劑。公開(kāi)為CN103740398B公開(kāi)了一種哌啶類(lèi)離子液體催化氧化燃油脫硫的方法，以哌啶類(lèi)離子液體為催化劑，將催化劑溶解在溶劑中，再與燃油混合，攪拌條件下再加入過(guò)氧化氫水溶液，反應(yīng)溫度為10～50℃，反應(yīng)時(shí)間為0.5～3h，反應(yīng)結(jié)束后分離出上層油相即為脫硫后的油品。本發(fā)明方法所用催化劑催化脫硫效率高，可達(dá)到97.1％。反應(yīng)在常溫常壓下進(jìn)行，不需要?dú)錃夂图訅涸O(shè)備，對(duì)人和環(huán)境無(wú)害。反應(yīng)結(jié)束后分離方便，只需簡(jiǎn)單傾倒，油品回收率高。公開(kāi)號(hào)為CN102190623B公開(kāi)了一種咪唑醋酸鹽離子液體的制備方法，包括：將咪唑鹵化鹽有機(jī)醇溶液與醋酸鹽有機(jī)醇溶液混合，在預(yù)定溫度下反應(yīng)；在反應(yīng)過(guò)程中蒸除反應(yīng)體系中的部分有機(jī)醇；以及過(guò)濾反應(yīng)混合液并除去濾液中的有機(jī)醇，得到咪唑醋酸鹽離子液體。離子液體種類(lèi)繁多，使用者可以根據(jù)自己的需要改變離子液體陰、陽(yáng)離子組合得到不同的離子液體。一般離子液體的制備方法主要有兩種：直接合成法和兩步合成法。

傳統(tǒng)的離子液體加熱回流制備法，制備周期長(zhǎng)、產(chǎn)率低、反應(yīng)副產(chǎn)物去除困難，而且需要大量有機(jī)溶劑增加了產(chǎn)品成本。既不經(jīng)濟(jì)也不環(huán)保，使離子液體不能得到大規(guī)模生產(chǎn)和工業(yè)應(yīng)用。近年來(lái)，科學(xué)家們將轉(zhuǎn)向微波輔助制備法、超聲波輔助制備法等離子液體制備新工藝，希望通過(guò)研發(fā)一種節(jié)能，高效，無(wú)二次污染的離子液體制備方法，為離子液體的大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用打下基礎(chǔ)。離子液體在脫除酸性氣體的研究一直都停留在依靠離子液體本身的物理化學(xué)性質(zhì)對(duì)酸性氣體的吸附上。但是吸附過(guò)程不僅工藝要求嚴(yán)格，而且效率不高，脫附困難，副產(chǎn)物收集利用成本高。這些都是離子液體至今無(wú)法在脫除酸性氣體領(lǐng)域得到大規(guī)模應(yīng)用的原因。

發(fā)明內(nèi)容