[發(fā)明專利]以負(fù)載于石墨烯的離子液體脫除生物氫烷氣中CO2

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711311792.4
• 申請日: 2017-12-11
• 公開（公告）號: CN108554141B
• 公開（公告）日: 2020-12-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 程軍;岑可法;周俊虎;劉建忠;張彥威;王智化;周志軍;楊衛(wèi)娟;何勇
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號: B01D53/62
• 分類號: B01D53/62;B01D53/78;C10L3/10
• 代理公司: 杭州中成專利事務(wù)所有限公司 33212
• 代理人: 周世駿

本發(fā)明涉及節(jié)能環(huán)保和CO₂減排技術(shù)，旨在提供一種以負(fù)載于石墨烯的離子液體脫除生物氫烷氣中CO₂的方法。包括：將離子液體[P₆₆₆₁₄][Triz]與無水乙醇混合后加入石墨烯，攪拌得到液固混合懸濁液；加熱蒸發(fā)去除乙醇得到負(fù)載離子液體；裝入固定床反應(yīng)器并通入生物氫烷氣發(fā)生化學(xué)吸收反應(yīng)；將吸收了CO₂的負(fù)載離子液體加熱解吸得到CO₂；再生得到的負(fù)載離子液體進行再循環(huán)使用。本發(fā)明在將離子液體[P₆₆₆₁₄][Triz]負(fù)載于高比表面積的石墨烯后，能夠明顯提高離子液體對生物氫烷氣中CO₂的吸收反應(yīng)速率，使混合吸收劑脫除CO₂速率比純離子液體[P₆₆₆₁₄][Triz]脫除CO₂速率提高了20～70％，吸收平衡時間縮短了20～40％。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明是關(guān)于節(jié)能環(huán)保和CO₂減排技術(shù)，特別涉及一種以負(fù)載于石墨烯的離子液體脫除生物氫烷氣中CO₂的方法。

背景技術(shù)

由于環(huán)境污染以及能源短缺問題，沼氣處理和后續(xù)利用受到越來越多關(guān)注。生物質(zhì)廢棄物兩相發(fā)酵可得到生物氫烷氣，其主要成分為CH₄/H₂/CO₂的混合氣體。將混合氣中CO₂脫除可得到車用燃?xì)?，能夠取得顯著的環(huán)境和經(jīng)濟效益。一乙醇胺、二乙醇胺和 N-甲基二乙醇胺等醇胺水溶液已經(jīng)廣泛應(yīng)用于吸收CO₂，但是醇胺水溶液再生時存在加熱能耗高、試劑揮發(fā)及設(shè)備腐蝕問題，故研究者們嘗試尋找新的CO₂吸收劑。離子液體具有揮發(fā)性低、可再生、熱穩(wěn)定性強以及選擇性高等優(yōu)勢，能很好地克服醇胺溶液缺點用作CO₂吸收劑。

為了解決離子液體存在的粘度大和成本高等問題，許多學(xué)者將離子液體負(fù)載于多孔分子篩以增加CO₂吸收能力。Mi Mi Wan等研究了介孔氧化鋁或氧化硅負(fù)載離子液體 PI和PAP捕集CO₂，實現(xiàn)了在溫度393K時等摩爾捕獲CO₂，而吸附的大部分CO₂可在443K時解吸。Jie Ren等將六種氨基酸離子液體[apaeP444][AA]通過浸漬-汽化方法負(fù)載于二氧化硅，研究發(fā)現(xiàn)在14％CO₂氣氛下SiO₂-[apaeP₄₄₄][Lys]在1h內(nèi)吸收CO₂量達(dá)到67.76mg/g吸收劑；而SiO₂-[apaeP₄₄₄][Gly]在1h內(nèi)吸收CO₂量達(dá)到60.4mg/g吸收劑。Xianfeng Wang等合成氨基酸功能化離子液體[EMIM][Lys]，將離子液體負(fù)載到多孔材料聚甲基丙烯酸甲酯上，實驗表明：吸收劑[EMIM][Lys]-PMMA在40min內(nèi)吸收CO₂量高達(dá)73.48mg/g吸收劑。此類離子液體吸收CO₂容量雖然明顯高于傳統(tǒng)醇胺溶液，但是它們吸收CO₂速率仍然受到粘度大的限制。故如何改進提升離子液體吸收CO₂速率是一個技術(shù)難題，對于節(jié)能環(huán)保和減排CO₂具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的主要目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種以負(fù)載于石墨烯的離子液體脫除生物氫烷氣中CO₂的方法。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的解決方案是：

提供一種以負(fù)載于石墨烯的離子液體脫除生物氫烷氣中CO₂的方法，具體包括下述步驟：

(1)將離子液體[P₆₆₆₁₄][Triz]與無水乙醇按照質(zhì)量比1:5～1:15進行混合，在室溫下機械攪拌30分鐘，得到混合均勻的離子液體-乙醇溶液；