[發明專利]一種雙功能離子液體吸收二氧化硫氣體的方法

在審

• 申請號: 201811096180.2
• 申請日: 2018-09-19
• 公開（公告）號: CN109012044A
• 公開（公告）日: 2018-12-18
• 發明（設計）人: 張瑞娜;楊喜美;崔國凱
• 申請（專利權）人: 河南師范大學
• 主分類號: B01D53/18
• 分類號: B01D53/18
• 代理公司: 新鄉市平原智匯知識產權代理事務所(普通合伙) 41139
• 代理人: 路寬

本發明公開了一種雙功能離子液體吸收二氧化硫氣體的方法，該雙功能離子液體由含叔胺功能基團的季銨型陽離子與功能陰離子組成，用于吸收二氧化硫氣體，具有吸收速率快、吸收量高及循環可逆性好等優點。采用雙功能離子液體作為吸收劑用于吸收二氧化硫氣體，吸收高溫（60?80℃）二氧化硫的容量明顯增加，每摩爾雙功能離子液體可以吸收高達2摩爾的高溫二氧化硫氣體，在煙道氣體脫硫中具有較好的應用前景。

技術領域

本發明屬于二氧化硫吸收技術領域，具體涉及一種雙功能離子液體吸收二氧化硫氣體的方法。

背景技術

近些年來，化石燃料燃燒所釋放的二氧化硫使大氣污染加劇，二氧化硫與大氣中的水汽結合形成酸雨，影響經濟社會發展、人類生存和生態環境，從而引起了國內外學術和工業界的廣泛關注，人們迫切要求控制和減少二氧化硫氣體的排放。因此，開發高效可逆、經濟環保的新材料和新工藝用于吸收封存二氧化硫氣體具有重要的意義。

目前，利用石灰石/石膏等傳統工藝吸收二氧化硫氣體具有成本低、吸收速度快、吸收量大等優點，但是此類吸收劑可再生性能差、吸收后生成的大量低品位石膏難以處理等問題，不符合可持續發展的原則。

由于離子液體(ionic liquid)具有穩定性好、揮發性低、氣體溶解能力強和可設計性等優點，為二氧化硫氣體的工業吸收提供了很好的替代方法。一種方法是利用離子液體進行物理吸附二氧化硫。例如，Huang等測定了含四氟硼酸根、雙三氟甲基磺酰亞胺根的胍基離子液體對二氧化硫氣體的吸收性能，表明在常壓下每摩爾離子液體能吸收1-2摩爾二氧化硫氣體，但在減壓下吸收量很小(Chem.Commun.2006,4027)。另一種方法是利用離子液體與二氧化硫進行化學反應的方式來吸收二氧化硫。例如，Han等首次采用胍基乳酸離子液體來吸收二氧化硫氣體，每摩爾離子液體可在常壓下吸收1.7摩爾的二氧化硫氣體(Angew.Chem.,Int.Ed.2004,2415)。Wang等將唑基季膦型離子液體應用于二氧化硫氣體的化學吸收中，得到良好的吸收效果(J.Am.Chem.Soc.2011,11916)。但是單一強化學作用的功能基團會導致吸收劑難復原、循環性變差，從而影響了其工業應用。

因此，有必要通過對吸收劑的充分設計，發展一種雙功能離子液體，這種離子液體的每一個功能基團與高溫二氧化硫之間的作用屬于中等強度，易于解吸脫附，而綜合吸收量能夠達到雙摩爾水平，從而實現對高溫二氧化硫氣體的高容量、低能耗、可逆循環吸收。

發明內容

本發明解決的技術問題是提供了一種雙功能離子液體吸收二氧化硫氣體的方法，該雙功能離子液體由含叔胺功能基團的季銨型陽離子與功能陰離子組成，用于吸收二氧化硫氣體，具有吸收速率快、吸收量高及循環可逆性好等優點。

本發明為解決上述技術問題采用如下技術方案，一種雙功能離子液體吸收二氧化硫氣體的方法，其特征在于具體過程為：以雙功能離子液體為吸收劑用以吸收二氧化硫氣體，在吸收過程中，吸收氣體壓力為0.001-0.1MPa，吸收溫度為20-80℃，吸收時間為0.5-5h；在脫附過程中，通過氮氣吹掃，脫附溫度為60-100℃，脫附時間為0.5-1.5h，脫附后的雙功能離子液體重復循環使用；所述雙功能離子液體是由二叔胺類化合物與鹵代烷類化合物按照摩爾比1:1反應生成單取代叔胺功能化的鹵離子液體，再與功能型金屬鹽進行陰離子交換反應制得的，其中二叔胺類化合物為N,N,N',N'-四甲基乙二胺、N,N,N',N'-四乙基乙二胺、1,4-二甲基哌嗪、1,4-二乙基哌嗪或雙(2-二甲基氨乙基)醚，鹵代烷類化合物為溴乙烷、氯丁烷或溴癸烷，功能型金屬鹽為雙三氟甲磺酰亞胺鋰、硫氰酸鋰、硫氰酸鈉、硫氰酸鉀、六氟磷酸鋰或四氟硼酸鋰。

優選的，所述雙功能離子液體優選為1-乙基-1,4-二甲基哌嗪-硫氰酸根離子液體。

優選的，所述雙功能離子液體是由含有兩個叔胺的二叔胺類化合物與鹵代烷類化合物按照摩爾比為1:1在60℃條件下反應生成含有叔胺功能基團的氯化銨鹽或者溴化銨鹽離子液體，再與功能型金屬鹽在常溫常壓下進行陰離子交換反應6-24h制得的。