咪唑基离子液体固定分离CO_2的研究进展.pdf

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1、‘第29卷第4期应用化学V01．29Iss．42012年4月CHINESEJOURNALOFAPPLIEDCHEMISTRYApr．2012蠕蠕I5综合评述S咪唑基离子液体固定分离CO2的研究进展雷艳秋黄晓玲刘鹰苏海全(内蒙古大学。生命科学学院；化学化工学院呼和浩特010021)摘要以咪唑基离子液体为代表，综述了近期普通咪唑基离子液体、功能咪唑基离子液体、支撑咪唑基离子液体和聚合咪唑基离子液体在分离固定CO：方面的研究进展，说明了各类咪唑基离子液体分离固定CO：的可行性及优缺点，并总结了离子液体固定CO的影响因素和分离机制

2、。关键词离子液体，咪唑基离子液体，固定分离CO中图分类号：0626；TQ028．8文献标识码：A文章编号：1000-0518(2012)04-0367-09DOI：10．3724／SP．J．1095．2012．00225如何从低浓度工业气体中固定分离CO，成为21世纪全球关注的焦点。目前分离回收二氧化碳的技术主要有化学溶剂法、低温蒸馏法、膜分离法和O／CO燃烧法等，其中有机胺水溶液吸收法脱除CO：被认为是最有效的技术之一4。，如一乙醇胺(MEA)，40oC时与CO，发生反应，形成可溶的重碳酸盐和胺基甲酸盐，加热至100oC

3、时CO解析出来，溶剂重新使用。由于MEA具有低挥发性、热稳定性、弱碱性和较高的CO负载量(1．0molCO：／molamine)，70％～90％的CO：被捕获，所以在现在工业中广泛使用。但传统的有机胺具有一定的蒸气压，在脱碳过程中不可避免地产生挥发性有机物(VOC)，导致一定的环境问题，严重影响了该过程的经济性，且该方法存在能耗高，易受烟气中SO、NO组分影响，对含低浓度C0的烟气和工业废气不适用等缺陷，为此，有必要研究开发出一种吸附、固定CO：的新材料。因此有人提出应用离子液体固定分离CO。与有机溶剂相比，室温离子液体(

4、RTILs)由于结构可调、液态范围宽、蒸气压可忽略、非挥发性、无毒、无腐蚀性，在分离CO方面引起人们广泛兴趣，有取代传统有机胺的潜力，离子液体的优点已有大量文献报道J。从绿色化学上考虑，应用离子液体吸附固定CO具有重要的意义，很多研究也证明离子液体作为物理吸附剂在天然气脱硫(CO：／CH)和从电厂烟气中捕获CO(CO：／N)具有很大的应用潜力。利用离子液体固定二氧化碳主要是用离子液体作为溶剂来吸收二氧化碳，或使用离子液体作为吸附剂吸附二氧化碳，从而达到二氧化碳的固定或分离的目的。与有机胺相比，离子液体能否成为现代工业中一种

5、新的二氧化碳吸附剂，本文针对这一问题对目前国内外研究现状进行评述。1咪唑基离子液体离子液体，又称室温离子液体(RTILs)，是由有机阳离子和无机或有机阴离子构成的，在室温或室温附近温度下呈液体状态的盐类，它是从传统的高温熔盐演变而来的，在室温附近很宽的温度范围内均为液态。由于咪唑类离子液体易于合成，’功能化较容易，对水和空气稳定，物理性能较好等特点，近几年有关利用二烷基咪唑类离子液体吸附、分离烟气中CO的报道很多]，[Cmim][x](n代表直链烷烃，常用阴离子X：BF4(四氟硼酸根)、PF6(六氟磷酸根)、Tf2N(双三

6、氟甲磺酰亚胺根)、CFso；[TfO]一(三氟甲烷磺酸根)等)。咪唑基离子液体分离固定CO主要以吸附为主，本文根据咪唑类离子液体吸附CO时的结构特征，将其分为普通离子液体、特殊功能的离子液体、支撑离子液体和聚合离子液体4类2011~5-23收稿，2011聊一13修回科技部973计划前期专项资助(2009CB226112)通讯联系人：苏海全，教授；Te~Fax：04714992981；E-mml：haiquans@imu．edu．ca；研究方向：新能源、材料应用化学第29卷讨论近几年咪唑类离子液体吸附CO：的进展。1．1普通

7、咪唑基离子液体(RTILs)吸附COBlanchard等在1999年最早报道了cO：可大量溶解在离子液体中，为固定分离cO：开辟了新途径，吸引许多学者开展此方面的研究。研究表明，CO在离子液体中的溶解性高于在普通有机溶剂(乙醇、丙酮等)中的溶解性，通过改变阴、阳离子的结构可以调整气体在RTILs中溶解性，且所有轻气体(CO2、C2H4、C2H6、CH4、N2、O2、CO和H2)中，CO2在离子液体中的溶解性最高，如图1所示¨。离子液体溶解CO过程主要依赖于温度、压力及CO与离子液体问的相互作用。普通离子液体固定CO：的研究

8、主要集中在不同温度、压力下具有不同阴离子，Pressure／ba含不同取代基的咪唑类离子液体对CO：的固定行为图1CO2、C2H4、C2H6、CH4、Ar和O225oC时在及相平衡行为。常温常压下，离子液体吸收或[bmim][PF]中的溶解性00u∞矗00毫吸附CO的行为，是弱酸弱碱的化学反应机理。CO