[發(fā)明專利]一種用于治理苯系物VOCs廢氣的離子液體劑和吸收工藝

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210383444.2
• 申請日: 2022-04-12
• 公開（公告）號: CN114950075A
• 公開（公告）日: 2022-08-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李志勇
• 申請（專利權(quán)）人: 北京化工大學(xué)
• 主分類號: B01D53/14
• 分類號: B01D53/14
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明涉及一種長烷基鏈咪唑類離子液體，該咪唑類離子液體為：1?乙基?3?甲基咪唑壬酸鹽。取甲苯為該類苯系物的代表。較傳統(tǒng)的VOCs吸收劑三甘醇和離子液體[EMIM][TF₂N]而言，甲苯在上述咪唑類離子液體中有著更低的亨利系數(shù)。陰離子羧基雙氧原子的四個(gè)π電子易于甲苯苯環(huán)π電子云形成π?π共軛，同時(shí)烷基鏈的延長擴(kuò)大了自由體積效應(yīng)，此兩種效應(yīng)的疊加有利于離子液體高效捕集甲苯。FT?I R和¹HNMR測試證明了離子液體結(jié)構(gòu)，熱穩(wěn)定性測試說明其良好熱穩(wěn)定性，吸收實(shí)驗(yàn)證明了其對甲苯高效的捕集能力。本發(fā)明提供了該咪唑基離子液體的制備方法，工藝簡單，產(chǎn)物收率高，且反應(yīng)易于控制，對苯系物捕集效率高，熱穩(wěn)定性良好，適宜工業(yè)化生產(chǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及離子液體技術(shù)領(lǐng)域，特別地涉及到一種離子液體的制備方法和吸收工藝。

背景技術(shù)

VOCs的處理技術(shù)包括有直接燃燒，催化燃燒，光催化降解，吸附，冷凝，膜分離，吸收等。對于中低濃度，大氣量的典型VOCs氣體中的苯系物，離子液體有著高捕集效率，循環(huán)利用次數(shù)多，再生效果好等優(yōu)勢。不僅降低了對環(huán)境的污染，而且提高了經(jīng)濟(jì)效益。符合我國節(jié)能減排，綠色發(fā)展的國策。

離子液體催化劑是電化學(xué)，醫(yī)藥，催化，過程強(qiáng)化等領(lǐng)域重要的新型綠色功能材料，有著廣泛的用途。具有以下突出優(yōu)點(diǎn)：1)熔點(diǎn)低，呈液態(tài)溫度范圍寬2)飽和蒸汽壓低，不易揮發(fā)3)具有較寬的電化學(xué)穩(wěn)定電位窗口，較大的穩(wěn)定溫度范圍，良好的化學(xué)穩(wěn)定性4)結(jié)構(gòu)可設(shè)計(jì)性，獨(dú)特的理化性質(zhì)5)不易燃燒，可循環(huán)利用，無污染。

目前，關(guān)于咪唑基離子液體捕集苯系物的文獻(xiàn)和專利多數(shù)集中在陽離子基團(tuán)1 號氮原子的改性上，其主要目的是增加咪唑陽離子和苯系物之間相互作用力，從而提高捕集效率，例如引入芐基和烯丙基，與苯系物大苯環(huán)形成π-π共軛；又如引入長烷基鏈，增大體積效應(yīng)等。

在陰離子的長烷基鏈上引入羧基，羧基上雙氧原子的π電子離域加之長烷基鏈，從而將離子液體的體積效應(yīng)和苯系物與離子液體的共軛效應(yīng)帶入到陰離子中，繼而提高對苯系物的吸收性能。

考慮到自由體積效應(yīng)，大的陰離子體積會使陰陽離子之間有更弱的庫倫相互作用力，從而導(dǎo)致離子液體內(nèi)部有更大的體積來接收更多的苯系物分子。以此作為理論基礎(chǔ)來合成本專利高效捕集VOCs中苯系物的離子液體。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的旨在提供一種高效的捕集VOCs中苯系物離子液體的合成方法。

一種陰離子長烷基鏈離子液體，具有以下結(jié)構(gòu)式：

一種陰離子長烷基鏈離子液體的制備方法，包括以下步驟：

在常壓下，按照摩爾比為1.1∶1加入N-甲基咪唑和溴乙烷，調(diào)節(jié)溫度110℃攪拌，充分反應(yīng)4h后，得到如下結(jié)構(gòu)式的鹵化離子液體：

其中，Y為鹵素，Br^-，Cl^-；

將上述1-乙基-3-甲基咪唑溴化鹽與正癸酸鈉按照摩爾比為1∶1.1混合，加入去離子水，調(diào)節(jié)溫度45℃，攪拌反應(yīng)2h，得到黃色粘稠狀離子液體：1-乙基-3- 甲基咪唑正癸酸鹽，EMIMDe。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，選用鹵代烷為溴乙烷，所述N-甲基咪唑與所述溴乙烷摩爾比為：1.1:1

在其中一個(gè)實(shí)施例中，選用鹵代烷為氯乙烷氣體，用氮?dú)馀艃艨諝夂螅ㄈ肼纫彝闅怏w到2個(gè)大氣壓，待氣體壓力下降后繼續(xù)通入，直至氯乙烷氣體壓力不再下降，即代表反應(yīng)結(jié)束。

溴乙烷與氯乙烷均是低沸點(diǎn)鹵代烷，氯乙烷沸點(diǎn)為12.3℃，溴乙烷沸點(diǎn)為 38.4℃，固反應(yīng)均在密閉的反應(yīng)釜中進(jìn)行。