[發(fā)明專利]一種采用基于超強堿的低共熔溶劑吸收一氧化氮的方法

有效

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• 申請日: 2021-07-21
• 公開（公告）號: CN113578018B
• 公開（公告）日: 2023-08-11
• 發(fā)明（設計）人: 鄭文濤;夏桂兵;李航
• 申請（專利權）人: 鹽城師范學院
• 主分類號: B01D53/78
• 分類號: B01D53/78;B01D53/56
• 代理公司: 江蘇致邦律師事務所 32230
• 代理人: 徐蓓;邵林

本發(fā)明公開了一種采用基于超強堿的低共熔溶劑吸收一氧化氮的方法，所述低共熔溶劑的氫鍵供體為含氮雜環(huán)，氫鍵受體為1,8?二氮雜雙環(huán)[5.4.0]十一碳?7?烯或1,5?二氮雜雙環(huán)[4.3.0]?5?壬烯中的一種或兩種。它是以DBU、DBN等超強堿為氫鍵受體，與含氮雜環(huán)等氫鍵供體形成低共熔溶劑為吸收劑，吸收一氧化氮。吸收后的吸收劑容易再生，再生溫度為60~100℃，解吸時間為0.1~3?h。本發(fā)明利用超強堿提高體系堿度，活化含氮雜環(huán)的胺基，與一氧化氮反應生成—N(NO)NOate。低共熔溶劑合成工藝簡單、操作方便，且合成過程無需溶劑的添加，原子利用率可達100%，符合綠色化學的發(fā)展趨勢。

技術領域

本發(fā)明屬于氣體吸收領域，具體涉及一種采用基于超強堿的低共熔溶劑吸收一氧化氮的方法。

背景技術

一氧化氮(NO)是一種主要的空氣污染物，可導致臭氧層空洞、光化學煙霧以及酸雨等嚴重生態(tài)問題。因此，NO的排放要求日益嚴格。與此同時，NO在眾多領域發(fā)揮著重要作用。例如：NO是工業(yè)制取硝酸的重要原料；NO還可作為火箭和衛(wèi)星的推進劑；此外，NO可直接用作治療心腦血管疾病的藥物前體。因此，NO的捕集不僅可以減小其對環(huán)境生態(tài)的污染，同時對其資源的合理利用同樣具有深遠的意義。目前工業(yè)上采用的NO捕獲方法主要為選擇性催化還原(SCR)和選擇性非催化還原(SNCR)兩種方法。這兩種方法技術成熟、脫氮效率高。然而，它們都有一定的局限性，如催化劑易失活、易產(chǎn)生廢氣等；特別的，捕獲的NO被還原為N₂，未能實現(xiàn)NO的資源化利用，實際是一種資源浪費。因此，探索新型綠色、高效、可再生利用的NO吸收劑具有重要的實用價值。

離子液體是一種室溫熔融鹽，具有蒸汽壓低、熱穩(wěn)定性和化學穩(wěn)定性好、結(jié)構(gòu)可調(diào)等優(yōu)點。特別的，離子液體對酸性氣體具有良好的親和性。為此，離子液體被認為是一種極有發(fā)展?jié)摿Φ木G色吸收劑。自2016年王從敏課題組報道了基于唑類的功能性離子液體多位點高效捕集NO以來，已陸續(xù)有十幾篇文獻報道功能性離子液體吸收NO的成果。這些工作對NO的捕集研究起到了重要的推進作用。值得指出的是，離子液體雖具有諸多優(yōu)點，但其粘度往往很大，室溫下可高達100cp以上，這在工業(yè)運輸、吸收傳質(zhì)等方面存在較大弊端；此外，離子液體合成工藝繁瑣，提高了脫氮成本。因此，探求合成簡單、效率高、粘度低的新型NO吸收劑是極有必要的。

低共熔溶劑(DESs)作為新一代綠色、結(jié)構(gòu)可設計溶劑引起了廣大科研人員的關注。DESs是由氫鍵供體(HBD)和氫鍵受體(HBA)按某一摩爾比混合構(gòu)成的一類熔點低于純組分熔點的混合物，被認為是離子液體的一個分支。DESs合成簡單、原子利用率達100％，可大規(guī)模用于工業(yè)應用。2018年，張呂鴻等人發(fā)明了一種以四氮唑為HBD、季銨鹽/季膦鹽等為HBA的DESs用于吸收NO(CN201810191660.0)，其采用Tetz/P₄₄₄₄Cl(1：1)構(gòu)成DES對NO的吸收量為2.1molNO/molDES。盡管已有上述進展，但是現(xiàn)有技術對于NO的吸收能力仍然難以滿足需求，需要進一步發(fā)展更強的補集NO的方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在提出一種采用基于超強堿的功能性低共熔溶劑吸收一氧化氮的方法，該方法主要是利用DBU/DBN為HBA、以含氮雜環(huán)為HBD構(gòu)成DESs。DBU/DBN為超強堿，易與含氮雜環(huán)的仲胺基團形成氫鍵，從而構(gòu)成DESs；此外，由于超強堿的堿性較強，與仲胺H作用較強，當該DESs與NO反應時，仲胺極易發(fā)生去質(zhì)子化，從而可與NO反應生成—N(NO)NOate。即該DESs利用超強堿提高體系堿度，活化含氮雜環(huán)的胺基，與NO反應生成—N(NO)NOate，從而實現(xiàn)NO的捕獲。由于DESs合成工藝簡單、原子利用率高達100％，不僅節(jié)約成本，同時滿足綠色化學的要求，具有十分廣闊的應用前景。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術方案：

一種采用基于超強堿的低共熔溶劑吸收一氧化氮的方法，所述低共熔溶劑的氫鍵供體(HBD)為含氮雜環(huán)，氫鍵受體(HBA)為1,8-二氮雜雙環(huán)[5.4.0]十一碳-7-烯(DBU)或1,5-二氮雜雙環(huán)[4.3.0]-5-壬烯(DBN)中的一種或兩種。