[发明专利]一种复式离子液体及其合成方法和应用有效
申请号: | 201410405577.0 | 申请日: | 2014-08-18 |
公开(公告)号: | CN104174276A | 公开(公告)日: | 2014-12-03 |
发明(设计)人: | 陆建刚;高柳;许正文;曹双;孙云杰;陈敏东;王让会 | 申请(专利权)人: | 南京信息工程大学 |
主分类号: | B01D53/78 | 分类号: | B01D53/78;B01D53/50;B01D53/62;C07D241/04;C07D295/027;C07C309/14;C07C51/41;C07C59/08;C07C303/32 |
代理公司: | 南京汇盛专利商标事务所(普通合伙) 32238 | 代理人: | 张立荣 |
地址: | 210044 江*** | 国省代码: | 江苏;32 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 复式 离子 液体 及其 合成 方法 应用 | ||
技术领域
本发明涉及离子液体和气液分离领域,特别是涉及离子液体结构和烟气脱硫脱碳领域,更为具体的说是涉及一种复式离子液体及其合成方法。
背景技术
燃煤电厂、冶金行业等烟气中含有CO2和SO2等酸性气体,SO2是大气主要污染物之一,是酸雨的形成源,CO2是主要温室气体,是目前引起气候变化的主因之一。随着环境保护对大气污染物排放要求的日益提高,在烟气净化过程中,如何高效合理地选用脱碳脱硫工艺,以较低投资和运行费用达到烟气脱碳脱硫的净化目的,既使烟气中SO2排放符合国家排放标准的规定,又能降低CO2排放量,是目前燃煤电厂、冶金行业等健康发展的关键问题。因此,各种高性能CO2和SO2捕集剂的开发是此领域研究的主题之一,近几年来,离子液体作为一类新型的绿色介质,由于其独特的性能一直是本领域研究与开发的热门课题。
对于同一种烟气,脱碳和脱硫是分别进行的,目前已实现工业化的烟气脱碳主要是胺法(即MEA洗涤法),属于湿法。烟气脱硫按脱硫剂的种类常见的方法有:以CaCO3(石灰石)为基础的钙法,以MgO为基础的镁法,以Na2SO3为基础的钠法,以NH3为基础的氨法,以有机碱为基础的有机碱法。世界上90%以上的商业化烟气脱硫采用钙法脱硫技术,钙法分为湿法、干法和半干(半湿)法。湿法技术是采用含有吸收剂的溶液或浆液处理烟气,该法具有脱硫反应速度快、设备简单、脱除效率高等优点,但普遍存在腐蚀严重、运行维护费用高及造成二次污染等问题。干法脱硫技术是吸收过程和产物的处理均在无水状态下进行,该法具有无废酸污水排出、设备腐蚀较轻,烟气温度无明显降低、二次污染少等优点,但存在脱硫效率低,反应速度较慢、设备庞大等问题。另外,还有半干法脱硫技术是指脱硫剂在干燥状态下脱硫、在湿状态下再生(如水洗活性炭再生流程),或者在湿状态下脱硫、在干状态下处理脱硫产物(如喷雾干燥法)的烟气脱硫技术。特别是在湿状态下脱硫、在干状态下处理脱硫产物的半干法,以其既有湿法脱硫反应速度快、脱硫效率高的优点,又有干法无污水废酸排出、脱硫后产物易于处理的优势而受到人们广泛的关注。已在工业应用的脱硫剂(如钙基等)具有很大优势,其可实现硫捕集,具有捕集效率高,节能,原料价格低廉,吸附剂成本低,经济性高等优点。但脱硫剂在吸附过程中,捕集能力往往会逐渐衰减,吸附剂在较高温度时引起烧结,吸附能力恶化,吸附剂在微观结构上,如表面积、孔体积和结构形态,都会对反应特性造成影响。捕集剂的初始反应活性尤其重要,在捕集烟气碳硫氧化物过程中,捕集剂性能从根本上决定了CO2和SO2捕集操作的效率,因而对捕集剂性能有很高的要求,而捕集剂性能主要取决于捕集剂化学结构。
离子液体具有独特的化学结构,作为一种绿色溶剂,其独特性体现在离子液体的可设计性和多尺度的构效关系。
发明内容
本发明的目的在于提供一种复式离子液体,该复式离子液体可用于脱除烟气中CO2和SO2,具有高吸收容量和脱除率。
本发明的另一目的是提供上述复式离子液体的合成方法。
本发明还一目的是提供该上述复式离子液体的应用。
本发明的具体技术方案如下:
一种复式离子液体,该复式离子液体为氨基磺酸乳酸烷基哌嗪复式离子液体,其结构如下:
式中R1和R2为H或含1-2碳的烷基,R3为含1-3碳的烷基。
本发明的进一步设计在于:
该氨基磺酸乳酸烷基哌嗪复式离子液体优选为:牛磺酸乳酸哌嗪、牛磺酸乳酸甲基哌嗪、牛磺酸乳酸二甲基哌嗪、氨基甲磺酸乳酸哌嗪、氨基甲磺酸乳酸甲基哌嗪、氨基甲磺酸乳酸二甲基哌嗪、牛磺酸乳酸甲基乙基哌嗪或氨基丙磺酸乳酸哌嗪。
上述复式离子液体的合成方法,其特征是:该合成方法的具体步骤如下:
1)将定量的烷基哌嗪加水形成溶液,置于一个三口容器中,三口容器的一侧接口安装滴液漏斗,中间接口安装搅拌器,另一侧作为固体加料口;
2)再将定量的乳酸置于滴液漏斗中;
3)将三口容器置于恒温水浴中,水浴温度控制在30-60℃,启动搅拌器;
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