[發明專利]一種用于捕獲二氧化碳的復配溶液及其制備方法

在審

• 申請號: 201710308942.X
• 申請日: 2017-05-04
• 公開（公告）號: CN107158889A
• 公開（公告）日: 2017-09-15
• 發明（設計）人: 郭開華;朱友德
• 申請（專利權）人: 中山大學
• 主分類號: B01D53/14
• 分類號: B01D53/14
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司44102
• 代理人: 陳衛

技術領域

本發明屬于二氧化碳捕獲技術領域，具體地，涉及一種用于捕獲二氧化碳的復配溶液及其制備方法。

背景技術

目前我國的二氧化碳排放量僅次于美國，節能減排勢在必行。如何采取有效措施來控制二氧化碳的排放對于我國經濟的發展、應對全球氣候變暖有著十分重要的意義。

近年來，利用氨基功能型離子液體和氣體水合物法回收、儲存二氧化碳受到廣泛關注。離子液體具有不揮發、化學性質穩定、無污染、結構可設計等獨特的優點，在二氧化碳分離和捕獲領域有著巨大的應用前景。氨基功能型離子液體是由陰陽離子組成的室溫呈液態的化合物，其陽離子的取代基碳鏈上引入了氨基功能型基團，其水溶液對二氧化碳有著良好的化學和物理吸收能力。二氧化碳水合物是水和二氧化碳在一定溫度條件下生成的非化學計量籠型結構化合物。用水合物固定二氧化碳的方法具有不造成二次污染、設備簡單和經濟可行性強等優點，近年來引起廣泛關注。離子液體和水合物是兩種很有潛力的二氧化碳捕獲介質，但是將兩者單獨使用時均存在缺點。如離子液體對二氧化碳的捕獲量較小，而水合物法捕獲二氧化碳生成水合物的相平衡條件較為苛刻。

純的離子液體在吸收二氧化碳之后變得極為粘稠，不適用于實際操作。因此，將離子液體溶于水之后形成水溶液來實現其對二氧化碳的捕獲。離子液體水溶液中的水可與二氧化碳生成水合物來進一步捕獲二氧化碳，但是離子液體水溶液中二氧化碳水合物生成的相平衡條件相比于純水與二氧化碳生成水合物的相平衡條件，需要更高的壓力和更低的溫度；同時離子液體濃度越大，相平衡條件也越苛刻。目前離子液體水溶液對二氧化碳的捕獲量及相平衡條件仍不理想，如何改善離子液體水溶液中水合物的相平衡條件以促進水合物生成是當下研究的熱點問題。因此，仍需研發一種能夠有效捕獲二氧化碳的溶液。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種用于捕獲二氧化碳的復配溶液，本發明提供的復配溶液既能夠實現氨基功能型離子液體對二氧化碳的捕獲，還可以在低壓條件下通過水合物法捕獲較多的二氧化碳，實現了對二氧化碳的雙效捕獲，且水合物形成壓力低，穩定性好。

本發明的另一目的在于提供上述復配溶液的制備方法。

本發明的另一目的在于提供上述復配溶液的使用方法。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種用于捕獲二氧化碳的復配溶液，所述復配溶液由如下質量分數的組分組成：

1-氨丙基-3-甲基咪唑溴4～25%、四氫呋喃2～6%，余量為水。

作為一種優選地技術方案，所述復配溶液由如下質量分數的組分組成：

1-氨丙基-3-甲基咪唑溴15～25%、四氫呋喃2～4%，余量為水。

作為一種優選地技術方案，所述復配溶液由如下質量分數的組分組成：

1-氨丙基-3-甲基咪唑溴4.88%、四氫呋喃3.66%，余量為水。

作為一種優選地技術方案，所述復配溶液由如下質量分數的組分組成：

1-氨丙基-3-甲基咪唑溴14.7%、四氫呋喃3.28%，余量為水。

作為一種優選地技術方案，所述復配溶液由如下質量分數的組分組成：

1-氨丙基-3-甲基咪唑溴24.1%、四氫呋喃2.92%，余量為水。

1-氨丙基-3-甲基咪唑溴（[APMim][Br]）是一種全新的氨基功能型離子液體，化學性質穩定、不揮發、蒸汽壓低、熱穩定性好、親水性也較好，其水溶液滿足作為二氧化碳吸收工質的基本要求。[APMim][Br]陽離子帶有氨基，能為溶液提供堿性環境，從而具有高效捕獲酸性二氧化碳氣體的能力。二氧化碳水合物（CO₂?nH₂O）是CO₂和水在一定溫度、壓力條件下生成的非化學計量籠型結構化合物。氣體先溶解于溶液中，過飽和狀態下在一定條件下與水構成水合物，是一個復雜的氣液固多相傳熱傳質過程。

1-氨丙基-3-甲基咪唑溴的水溶液恰恰能使得溶液中CO₂溶解度相當高，有利于CO₂的傳質過程；但是作為鹽類，[APMim][Br]又會大幅增加水合物的相平衡壓力，實驗表明[APMim][Br]水溶液濃度達35%及以上時在零度以上不會生成二氧化碳水合物，其對水合物的生成有明顯的熱力學抑制作用。