羧酸根陰離子型功能化離子液體吸收模擬煙氣SO2的研究.pdf

1、SO2是一種大氣污染物，它不僅破壞人類生活，對(duì)人的身體造成很大危害，而且對(duì)土壤、建筑物等有很強(qiáng)的破壞作用。近年來(lái)，全國(guó)范圍的酸雨和霧霾天氣也與大氣中排放的SO2密切相關(guān)。同時(shí)，SO2也是一種重要的化工原料，因此對(duì)煙氣中SO2的捕集和回收有很重大的意義。研究發(fā)現(xiàn)，功能化離子液體可以用來(lái)吸收煙氣中的SO2，它主要通過(guò)化學(xué)作用吸收低濃度的SO2，然而它們之間的作用機(jī)理并不明確。溶劑的加入可以降低離子液體的粘度，促進(jìn)吸收傳質(zhì)，但其對(duì)吸收及吸收機(jī)

2、理是否有影響尚不可知。要實(shí)現(xiàn)離子液體與溶劑的混合形成的吸收劑在工業(yè)上煙氣脫硫的應(yīng)用，需要探究吸收劑在連續(xù)化裝置中經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的吸收、解吸循環(huán)，其穩(wěn)定性如何？如何有效的設(shè)計(jì)穩(wěn)定性離子液體？據(jù)報(bào)道，用較高pKa的羧酸根合成的羧酸根陰離子型離子液體一般都為功能化離子液體，它們與SO2的作用力適中，有著較好的吸收和解吸效果，而且成本低、合成比較簡(jiǎn)單。因此針對(duì)以上問(wèn)題，本文合成了幾種羧酸根陰離子型功能化離子液體，將其用于對(duì)低濃度的SO2的吸收，對(duì)以

3、上問(wèn)題進(jìn)行了一一解決。主要工作及結(jié)論如下:
　　1.合成了幾種羧酸根功能化離子液體如[TMG]L、[N2222]L等，研究了他們的吸收模擬煙氣中SO2的規(guī)律，并使用FT-IR、1H NMR和13CNMR對(duì)其吸收前后做分析，全面解析了純離子液體吸收SO2的機(jī)理。發(fā)現(xiàn)這些羧酸根功能化離子液體都可以有效的吸收SO2，吸收溫度的升高會(huì)降低功能化離子液體對(duì)SO2的吸收量。結(jié)果表明SO2能與離子液體的羧酸根陰離子形成作用力，主要是和陰離子的-

4、COO-發(fā)生了化學(xué)作用。另外當(dāng)羧酸根陰離子上含有-OH時(shí)，它既可以作為吸收位點(diǎn)增大吸收量還可以降低-COO-與SO2的作用力，促進(jìn)離子液體吸收SO2的解吸。
　　2.考察了溶劑對(duì)低濃度SO2的吸收、加入不同含量的溶劑對(duì)功能化離子液體吸收SO2的影響及乙二醇(EG)對(duì)各種功能化離子液體吸收SO2的影響。發(fā)現(xiàn)醇類和水對(duì)低濃度的SO2基本沒(méi)有吸收作用，DMSO和NMP有微量的吸收。研究還發(fā)現(xiàn)EG的加入對(duì)胍類、醇胺類兩種離子液體吸收SO2

5、有很大影響，對(duì)季胺類卻沒(méi)有影響。之后，本文利用FT-IR和1H NMR分析了EG與離子液體之間的作用機(jī)理，發(fā)現(xiàn)EG與胍類離子液體的陽(yáng)離子-NH3+形成了氫鍵，由于EG強(qiáng)的溶劑化效應(yīng)，導(dǎo)致胍類、醇胺類兩種離子液體堿性增強(qiáng)，提高了對(duì)SO2的吸收量。
　　3.研究了離子液體[TMG]L和[MEA]L在模擬的連續(xù)化裝置中吸收、解吸SO2，并考察它們循環(huán)過(guò)程中長(zhǎng)時(shí)間下的穩(wěn)定性。1H NMR譜圖結(jié)果表明，[MEA]L水溶液和[TMG]L水溶液