陽離子功能化離子液體固化存儲二氧化硫的方法技術

本發(fā)明專利技術公開了一種陽離子功能化離子液體固化存儲二氧化硫的方法，屬于二氧化硫的高效捕集及固化存儲技術領域。本發(fā)明專利技術的技術方案要點為：以含三乙烯二胺基團的陽離子功能化離子液體為吸收劑，用于吸收和固化存儲二氧化硫氣體，吸收過程中二氧化硫氣體的壓力為0.1MPa，吸收溫度為40?60℃，吸收時間為0.1?3h，吸收二氧化硫后的離子液體為固體，脫附過程中脫附壓力為0.1MPa，脫附溫度為60?100℃，脫附時間為0.5?5h，脫附二氧化硫后的離子液體為液體。本發(fā)明專利技術具有離子液體穩(wěn)定性好、固化存儲二氧化硫效率高和易脫附等優(yōu)點，是一種較具工業(yè)應用潛力的固體存儲二氧化硫的方法。

【技術實現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術屬于二氧化硫的高效捕集及固化存儲
，具體涉及一種陽離子功能化離子液體固化存儲二氧化硫的方法。
技術介紹
隨著經濟社會的快速發(fā)展和人們生活水平的提高，燃煤排放的二氧化硫使大氣環(huán)境逐步惡化，酸雨危害逐步加重，嚴重影響了人類的生存和生態(tài)環(huán)境，煙氣中二氧化硫的脫除引起了國內外研究者的廣泛關注。如何開發(fā)高效、可逆且低成本的煙氣脫除二氧化硫的新技術是全球共同關注的熱點問題。二氧化硫作為一種酸性氣體化工原料，在運輸?shù)倪^程中需要低溫液化、高壓存儲等苛刻條件，對設備要求高。實現(xiàn)二氧化硫的固化存儲是降低二氧化硫運輸、存儲成本的關鍵問題。目前，傳統(tǒng)的工業(yè)捕集二氧化硫的方法是石灰、胺溶液吸收法等，具有成本低、吸收快和容量大等優(yōu)點，但也存在一些局限性：如溶劑易揮發(fā)，生成大量副產物、吸收劑不易再生等問題。近些年來，離子液體由于具有穩(wěn)定性好、揮發(fā)性低、氣體溶解能力強和可設計性等優(yōu)點，為二氧化硫的工業(yè)捕集提供了很好的替代方法。許多研究者采用實驗及理論方法研究了二氧化硫在不同離子液體中的溶解性。采用陰離子功能化的離子液體來進行二氧化硫的化學捕集，如Han等首次采用含乳酸根的胍類離子液體來吸收二氧化硫，每摩爾離子液體可在常壓下吸收1.7mol的二氧化硫，Cui等使用唑基功能化離子液體應用于二氧化硫的化學吸收中，實現(xiàn)離子液體對二氧化硫的高容量捕集。在目前各種利用離子液體捕集二氧化硫的方法中，大部分在使用陰離子功能化離子液體，盡管這類離子液體對二氧化硫有一定的吸收容量，但是普遍存在著吸收二氧化硫后還是以液態(tài)形式存在，影響了二氧化硫的存儲與運輸?shù)谋憷裕虼讼拗破鋵嶋H應用。因此，如何通過功能化離子液體的結構設計，既保證離子液體的吸收容量，又改善離子液體的脫吸性能，同時實現(xiàn)二氧化硫被吸收后的固化，是國內外研究離子液體捕集與固化存儲二氧化硫的熱點和方向之一。
技術實現(xiàn)思路
本專利技術解決的技術問題是提供了一種陽離子功能化離子液體固化存儲二氧化硫的方法，該方法在功能化離子液體的陽離子上引入三乙烯二胺基團，利用陽離子結構中的氮原子與二氧化硫的作用來實現(xiàn)二氧化硫的吸收和固化存儲，利用陽離子上三乙烯二胺基團的弱堿性來實現(xiàn)離子液體的脫附和循環(huán)使用，從而實現(xiàn)二氧化硫氣體的高效、可逆吸收和固化存儲。本專利技術為解決上述技術問題采用如下技術方案，陽離子功能化離子液體固化存儲二氧化硫的方法，其特征在于：以含三乙烯二胺基團的陽離子功能化離子液體為吸收劑，用于吸收和固化存儲二氧化硫氣體，吸收過程中二氧化硫氣體的壓力為0.1MPa，吸收溫度為40-60℃，吸收時間為0.1-3h，吸收二氧化硫后的離子液體為固體，脫附過程中脫附壓力為0.1MPa，脫附溫度為60-100℃，脫附時間為0.5-5h，脫附二氧化硫后的離子液體為液體。進一步優(yōu)選，所述的含三乙烯二胺基團的陽離子功能化離子液體為溴化1-己基三乙烯二銨、溴化1-辛基三乙烯二銨、溴化1-癸基三乙烯二銨、溴化1-十二烷基三乙烯二銨、氯化1-烯丙基三乙烯二銨、1-己基三乙烯二銨雙三氟甲基磺酸亞胺鹽、1-辛基三乙烯二銨雙三氟甲基磺酸亞胺鹽、1-癸基三乙烯二銨雙三氟甲基磺酸亞胺鹽、1-十二烷基三乙烯二銨雙三氟甲基磺酸亞胺鹽、1-烯丙基三乙烯二銨雙氰胺鹽、1-烯丙基三乙烯二銨雙三氟甲基磺酸亞胺鹽、1-己基三乙烯二銨雙氰胺鹽、1-辛基三乙烯二銨雙氰胺鹽、1-癸基三乙烯二銨雙氰胺鹽或1-十二烷基三乙烯二銨雙氰胺鹽。本專利技術所述的離子液體可以以三乙烯二胺、鹵代烴、雙氰胺鈉、雙三氟甲基磺酸亞胺鋰等為原料，通過N-烷基化反應和置換反應來合成，這些離子液體的穩(wěn)定性很高，分解溫度一般大于250℃。本專利技術與現(xiàn)有技術相比具有以下優(yōu)點：1、由于在陽離子上引入了帶有作用位點的三乙烯二胺基團，利用陽離子上的三乙烯二胺基團與二氧化硫的作用，使其能夠吸收二氧化硫；2、由于三乙烯二胺基上的N原子的堿性，使其吸收二氧化硫后，增大了離子液體陽離子的電荷數(shù)，導致陰陽離子之間的相互作用增大，使得吸收二氧化硫后變成固體；3、利用陽離子上N原子的弱堿性，降低了二氧化硫的吸收能力，使吸收的二氧化硫易脫吸，進而實現(xiàn)離子液體的循環(huán)使用。具體實施方式以下通過實施例對本專利技術的上述內容做進一步詳細說明，但不應該將此理解為本專利技術上述主題的范圍僅限于以下的實施例，凡基于本專利技術上述內容實現(xiàn)的技術均屬于本專利技術的范圍。吸收實施例1在一內徑為1cm的5mL玻璃絲口瓶中，加入離子液體1-己基三乙烯二銨雙三氟甲基磺酸亞胺鹽1.35g（2.8mmol），然后緩慢通入二氧化硫氣體，流量為60mL/min，壓力0.1MPa，控制吸收溫度為45℃，控制吸收時間為0.5h，稱重表明該離子液體中二氧化硫的吸收容量為1.34摩爾/摩爾離子液體，吸收二氧化硫后的離子液體變?yōu)楣腆w。吸收實施例2在一內徑為1cm的5mL玻璃絲口瓶中，加入離子液體1-辛基三乙烯二銨雙三氟甲基磺酸亞胺鹽1.41g（2.8mmol），然后緩慢通入二氧化硫氣體，流量為60mL/min，壓力0.1MPa，控制吸收溫度為45℃，控制吸收時間為0.5h，稱重表明該離子液體中二氧化硫的吸收容量為0.94摩爾/摩爾離子液體，吸收二氧化硫后的離子液體變?yōu)楣腆w。類似于上述實驗過程，控制二氧化硫氣體的壓力為0.1MPa，控制吸收溫度為45℃，改變離子液體的種類，二氧化硫吸收的結果如下表（表1）：表1不同離子液體種類對二氧化硫捕集的影響及吸收二氧化硫后離子液體的狀態(tài)序號離子液體種類吸收時間(h)二氧化硫吸收量(mol/molIL)吸收二氧化硫后離子液體狀態(tài)21-癸基三乙烯二銨雙三氟甲基磺酸亞胺鹽0.50.62固體31-十二烷基三乙烯二銨雙三氟甲基磺酸亞胺鹽0.50.40固體41-烯丙基三乙烯二銨雙氰胺鹽0.51.68固體51-己基三乙烯二銨雙氰胺鹽0.50.85固體61-辛基三乙烯二銨雙氰胺鹽0.50.72固體71-癸基三乙烯二銨雙氰胺鹽0.50.68固體81-十二烷基三乙烯二銨雙氰胺鹽0.50.65固體9氯化1-烯丙基三乙烯二銨0.50.45固體類似于上述實驗過程，采用離子液體1-己基三乙烯二銨雙三氟甲基磺酸亞胺鹽為吸收劑，吸收二氧化硫氣體，改變吸收溫度、二氧化硫氣體壓力和吸收時間等條件，吸收結果如下表（表2）：表2不同吸收條件對二氧化硫吸收的影響及吸收二氧化硫后離子液體的狀態(tài)序號壓力(MPa)溫度(°C)吸收時間(h)二氧化硫吸收量(mol/molIL)吸收二氧化硫后離子液體狀態(tài)100.1450.11.06固體110.1450.51.28固體120.1450.51.34固體130.001450.50.01固體140.1500.50.75固體150.1550.50.54固體脫附實施例1在一內徑為1cm的5mL玻璃絲口瓶中，加入已吸收二氧化硫的離子液體1-己基三乙烯二銨雙三氟甲基磺酸亞胺鹽1.65g（2.8mmol），壓力0.1MPa，控制脫附溫度為80℃，控制脫附時間為5h，稱重表明該離子液體中吸收的二氧化硫已完全脫附，脫附后的離子液體變?yōu)橐后w。脫附實施例2在一內徑為1cm的5mL玻璃絲口瓶中，加入已吸收二氧化硫的離子液體1-辛基三乙烯二銨雙三氟甲基磺酸亞胺鹽1.59g（2.8mmol），控制脫附溫度為80℃，控制脫附時間為5h，稱重本文檔來自技高網...

【技術保護點】
陽離子功能化離子液體固化存儲二氧化硫的方法，其特征在于：以含三乙烯二胺基團的陽離子功能化離子液體為吸收劑，用于吸收和固化存儲二氧化硫氣體，吸收過程中二氧化硫氣體的壓力為0.1MPa，吸收溫度為40?60℃，吸收時間為0.1?3h，吸收二氧化硫后的離子液體為固體，脫附過程中脫附壓力為0.1MPa，脫附溫度為60?100℃，脫附時間為0.5?5h，脫附二氧化硫后的離子液體為液體。

【技術特征摘要】
1.陽離子功能化離子液體固化存儲二氧化硫的方法，其特征在于：以含三乙烯二胺基團的陽離子功能化離子液體為吸收劑，用于吸收和固化存儲二氧化硫氣體，吸收過程中二氧化硫氣體的壓力為0.1MPa，吸收溫度為40-60℃，吸收時間為0.1-3h，吸收二氧化硫后的離子液體為固體，脫附過程中脫附壓力為0.1MPa，脫附溫度為60-100℃，脫附時間為0.5-5h，脫附二氧化硫后的離子液體為液體。2.根據(jù)權利要求1所述的陽離子功能化離子液體固化存儲二氧化硫的方法，其特征在于：所述的含三乙烯二胺基團的陽離子...

【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：李志勇，王慧勇，王鍵吉，朱安蓮，李瑞鵬，崔國凱，
申請(專利權)人：河南師范大學，
類型：發(fā)明
國別省市：河南;41