[發明專利]一種二氧化碳吸收劑、其制備方法及其應用

在審

• 申請號: 201510801390.7
• 申請日: 2015-11-19
• 公開（公告）號: CN105327687A
• 公開（公告）日: 2016-02-17
• 發明（設計）人: 荊國華;呂碧洪;周作明;周小斌
• 申請（專利權）人: 華僑大學
• 主分類號: B01J20/26
• 分類號: B01J20/26;B01J20/30;B01D53/14
• 代理公司: 廈門市首創君合專利事務所有限公司 35204
• 代理人: 張松亭

技術領域

本發明涉及二氧化碳控制與減排領域，具體涉及一種二氧化碳吸收劑、其制備方法及其應用。

背景技術

由溫室氣體(GreenhouseGas，GHG)引起的全球氣候變化是當今世界最為顯著的環境問題之一。二氧化碳(CO₂)作為最重要的GHG，其控制與減排成為全球關注的熱點問題。在2009年的哥本哈根世界氣候大會上，我國政府承諾，到2020年單位國內生產總值(GDP)排放的CO₂較2005年下降40～45％，由此對我國相關產業CO₂減排與控制提出了巨大的挑戰。在眾多碳減排技術中，碳捕集與封存技術被認為最具有發展前景。經過多年發展，如今有機胺溶液富集CO₂已是一種比較成熟的工藝，應用也較為廣泛。乙醇胺(MEA)因與CO₂反應迅速、選擇性好，是工業應用常用的碳捕集吸收劑，但存在易揮發、氧化降解且再生能耗高等缺陷。研發吸收速率快、吸收容量高及再生能耗低的新型吸收劑，是完善CO₂分離與回收工藝的關鍵。

離子液體(ionicliquids,ILs)是由特定陽、陰離子構成的，在室溫或近于室溫下呈液態的鹽，具有結構可設計、性質穩定等優點。通過調整離子液體的陰陽離子組合或引入特定功能化基團，可獲得具有特殊功能、任務專一的功能化離子液體。目前，設計和研發高效功能化離子液體用于CO₂的捕集是相關領域的一大研究熱點。因純離子液體粘度較高，難以實現大規模工業應用。不少研究表明，將一些離子液體溶于水中不僅能有效降低其粘度，還能保留其穩定的物化特性，甚至促進其吸收CO₂的能力。南京大學的李愛民課題組合成了多種烷基銨型氨基酸離子液體，發現其水溶液吸收CO₂的容量高于MEA。Jiang等合成的氨基功能化離子液體[N₂₂₂₂][L-Ala]具有較低的粘度，其吸收容量與MEA相近，循環使用三次后再生效率仍可達到92％。雖然這些單氨基功能化離子液體水溶液吸收CO₂的容量略高于MEA法(0.5molCO₂/molMEA)，但因其合成方法較MEA復雜，成本較高，與MEA相比優勢并不突出。如何通過合理途徑開發出環境友好、經濟高效的新型吸收劑，成為未來CO₂捕集工藝研發的趨勢之一。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足之處，提供了一種二氧化碳吸收劑、其制備方法及其應用，用于捕集或分離混合氣體中的二氧化碳，吸收負荷高，且合成方法簡便，再生性能穩定。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案之一是：

一種二氧化碳吸收劑的制備方法，所述二氧化碳吸收劑包括式Ⅰ所示的1-胺丙基-3-甲基咪唑賴氨酸鹽和/或式Ⅱ所示的1-胺乙基-3-甲基咪唑賴氨酸鹽，其制備方法包括：

1)取OH型陰離子交換樹脂，用等體積的4～6％的氫氧化鈉溶液對該樹脂進行清洗再生后，水洗至中性，待用；

2)按照與步驟1)中樹脂的配方比例為0.08～0.12mol：110～130ml的比例，取1-胺丙基-3-甲基咪唑溴鹽或1-胺乙基-3-甲基咪唑溴鹽，溶于去離子水，用步驟1)中的樹脂進行羥基交換；

3)按照與步驟2)中1-胺丙基-3-甲基咪唑溴鹽或1-胺乙基-3-甲基咪唑溴鹽的摩爾比為0.9～1.1：0.9～1.1的比例取賴氨酸，溶于去離子水，與步驟2)得到的產物混合，22～28℃下攪拌反應11～13h；

4)步驟3)得到的產物去除水分及未反應原料，干燥，即得1-胺丙基-3-甲基咪唑賴氨酸鹽或1-胺乙基-3-甲基咪唑賴氨酸鹽，配制成質量濃度為10～30％的水溶液，即得所述之二氧化碳吸收劑，其二氧化碳吸收負荷不低于1.5molCO₂/molILs；

一實施例中：所述二氧化碳吸收劑的使用溫度為25～65℃。

一實施例中：所述二氧化碳吸收劑的熱解吸再生溫度為115～125℃，再生時間為80～100min。

一實施例中：吸收的二氧化碳為純二氧化碳或混合氣體中的二氧化碳。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案之二是：

根據上述二氧化碳吸收劑的制備方法所制備的二氧化碳吸收劑的用途。

一實施例中：包括吸收劑對二氧化碳的捕集和/或吸收飽和后的吸收劑的再生。