离子液体的制备及其捕获CO_2性能.pdf

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1、104江西化工2014年第4期离子液体的制备及其捕获CO2性能徐海涛徐玉韬(南昌航空大学材料学院，江西南昌330063)摘要：制备了一种新型离子液体，l一二乙二醇单甲醚基一3一甲基咪唑甘氨酸盐，并对其捕获CO性能进行了研究。研究结果表明，产物具有高的CO：捕获容量和快的捕获速度，在燃气和烟气脱碳领域具有良好的应用潜力。关键词：离子液体甘氨酸捕获CO二氧化碳是当前排放量最大的温室气体，由此导将碱性中间产物减压蒸馏，脱除部分无水乙醇，然致的全球气候变暖现象引起了人们的广泛关注。另一后向碱性中间产物中加入甘氨酸，发生酸碱中和反应，方面，CO作为一

2、种无毒、安全的碳源，可以转化成各种室温搅拌反应，得粗产物。粗产物经干燥除水、减压蒸可再生能源和化工产品。co2减排和资源综合利用已馏脱除无水乙醇，得最终产物。经成为本世纪研究的一个最重要课题-lJ。CO：捕获实验在一个大气压及不同的捕获温度下离子液体具有蒸汽压低，熔点低，溶解力强，结构进行。在25℃，随着捕获过程的进行，样品颜色发生变可调等一系列特点j。利用离子液体捕获烟气或燃气化，从橙红变成黄色，同时粘度增加，这可能是由于捕中的CO：已经成为温室气体减排的重点研究方向之获的CO与样品发生了化学反应。[4·一由于捕获CO：，样品的质量逐渐增

3、加并最终趋于稳。本文采用两步法制备了一种新型的氨基酸基离子定。样品捕获CO的质量与捕获时间的关系曲线如图液体，1一二乙二醇单甲醚基一3一甲基咪唑甘氨酸盐。1所示。图1表明，样品捕获CO的过程是快速的，在在常压下，对所合成的离子液体进行了CO：捕获性能加rain内完成饱和捕获，捕获容量最高达到0．39g测试CO2／gs~mpleo一、实验部分将甲基眯唑和氯代二乙二醇甲醚加入到装有磁力搅拌器和冷凝回流管的干燥三口烧瓶中，室温磁力搅拌2小时，停止反应，用无水乙醚洗涤产物，进一步真空干燥，除去残留的无水乙醚，得到淡橙红色、粘稠、液态的第一步中间产物

4、。合成条件中，采取卤代烷烃过量，保证甲基咪唑完全反应。获得的粗产物中，包括第一步中间产物及剩余的卤代烷烃。使用非极性无水乙醚萃取粗产物，除去剩余的卤代烷烃，至乙醚相中紫外吸收检测无信号为止，萃取6次以上可以达到上述效果。图1样品捕获Co2曲线圈将上一步中间产物用无水乙醇溶解，加人到装有温度对样品捕获CO：的过程有着强烈的影响。不阴离子交换树脂的层析柱中，室温下离子交换，获得碱同温度下，样品捕获CO的质量与捕获时间的关系曲线性中间产物。以无水乙醇为流动相交换样品，交换速如图2所示。图2表明，随着捕获温度的升高，捕获容度为l滴／1O秒，通过硝酸

5、银溶液检测交换液中是否存量逐渐降低，在70qC，捕获容量降低到O．03gCO：／g在卤素离子。若交换速度过快，交换液中含有卤素离sample。温度对样品捕获CO2过程的影响表明，高温不子，代表交换不完全，需要二次交换，交换速度过慢，溶利于样品捕获CO2，但高温可能对样品解吸CO：有利，剂无水乙醇会挥发，碱性中间产物在空气中会结合在低温捕获的CO：，可以通过高温解吸，从而使样品再CO发生变质。保证适当的交换速度是实验成功的关生。键因素。2014年l2月离子液体的制备及其捕获c0：性能1O5

6、l≯罩曩竹一鬟，lIeR重WN8关系曲线如图2B所示

7、。．图I；2B表明一，置在西B相量同一的zoo高温下，解吸率相同，与捕获温度¨无关。¨们捕获和解吸是平衡过程，这种平衡过程仅决定于热力学温度，温度的改变导致一个新的平衡。解吸过程决定于温度的改变程度，温度对解吸起着决定性作用。二、结论本文合成了一种新型的离子液体，这种离子液体具有优良的CO：捕获性能，是一种潜在的温室气体捕获材料。女基金项目：江西省教育厅基金(CJJ13475，图2样品在不同温度下捕获／解吸CO曲线图11697)资助。特此致谢!(A：捕获曲线；B：解吸曲线)在低温离子液体样品捕获的co2，可以在高温下参考文献解吸。不同温度下

8、，离子液体样品解吸CO：的质量与解[1]RochelleGT．AnllnescrubbingforCO2capture[J]．吸时间的关系曲线如图3所示。图3表明，解吸温度越Science，2009，325(23)：1652—1654．高，c01的解吸作用越完全，在110℃及更高温度，可以[2]wanscongming，LuoHuimin，LuoXiaoyan．Equimolar完全解吸。但是，当温度过高，样品会分解。综合考Co2capturebyimidazolium—basedloneliquidsand虑，样品的解吸温度以7O℃为宜。

9、在70~C及一个大气superbasesystems[J]．Green．Chem，2010，12(2)：压下，在35rain内，样品的解吸率达到6o％以上。2019一’cI23．