[发明专利]用于脱除烟气中SO2的铁基咪唑类离子液体及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于化学工程和环境保护技术领域，尤其涉及一种用于脱除烟气中SO₂的铁基咪唑类离子液体及其制备方法。

背景技术

室温离子液体(roomtemperatureionicliquids,RTIL)，简称离子液体(IL)，是由特定阳离子和阴离子构成，在室温或近于室温下呈液态的离子化合物。离子液体中只有阳离子和阴离子，不包含中性分子。这种特殊的结构使离子液体显出特殊的性质。离子液体作为一种新兴的绿色环保材料备受关注，已成为世界各国科学家探索研究的热点。因为离子液体具有独特的结构，使其拥有了许多一般溶剂无法比拟的独特性质：(1)蒸汽压低、难挥发、性质稳定，可应用于高真空体系中，同时可以减少因挥发而带来的环境污染问题。(2)液程范围宽，呈液体范围大约为-90～400℃。宽的液程区间有利于动力学控制，给予了科学家们更具弹性的研究空间。(3)溶解性能良好。离子液体不仅对许多无机、有机、金属、高分子材料有良好的溶解性，可以作为许多化学反应的溶剂。对H₂、O₂、CO、CO₂、SO₂等气体也表现出良好的溶解性，不仅使离子液体可以成为加氢反应、羰基化反应、氧化反应等的良好溶剂，也为大气污染物的治理提供了全新的研究方向。(4)电化学性能优异，电化学窗口可以高达4～6V。离子液体不仅具有良好的导电性，还很难与其他物质发生络合现象，可以作为许多物质的电解液，极大的促进了电化学的发展。(5)离子液体结构可以根据使用者的需要设计，通过嫁接官能团或者调整阴、阳离子的组合，改变离子液体的理化性质，达到制备功能化(task-specific)离子液体的目的。因此，离子液体又被称为“设计者溶剂”。(6)催化活性强，很多离子液体可以在有机合成中充当溶剂与催化剂的双重角色，并且通过离子液体可以设计的特性，改变离子液体的酸碱性可以替代传统的酸碱催化剂。离子液体也可作为相转移催化剂进行相转移催化。离子液体还可以与多种金属形成金属配合物，作为配位催化剂。因此，由于离子液体具有蒸汽压低、不易挥发、热稳定性高、催化活性高等独特的理化性质，为科学家们解决传统湿法脱硫技术所存在的问题提供了新的研究方向。公开号为CN104740975A公开了一种新型高效可逆离子型氨气吸收剂，属于气体分离与净化技术领域。所述的吸收剂是由吡啶或咪唑及其衍生物阳离子和含二价金属钴离子的阴离子组成的路易斯酸离子液体。该吸收剂通过阴离子中二价金属钴离子与氨气分子间的化学络合作用，以及阳离子与氨气分子间的氢键作用共同实现对氨气的高效吸收，同时具有稳定性好，易于解吸，可多次循环使用等优点，为工业含氨尾气中氨气的分离回收及净化提供了一种新型吸收剂。公开为CN103740398B公开了一种哌啶类离子液体催化氧化燃油脱硫的方法，以哌啶类离子液体为催化剂，将催化剂溶解在溶剂中，再与燃油混合，搅拌条件下再加入过氧化氢水溶液，反应温度为10～50℃，反应时间为0.5～3h，反应结束后分离出上层油相即为脱硫后的油品。本发明方法所用催化剂催化脱硫效率高，可达到97.1％。反应在常温常压下进行，不需要氢气和加压设备，对人和环境无害。反应结束后分离方便，只需简单倾倒，油品回收率高。公开号为CN102190623B公开了一种咪唑醋酸盐离子液体的制备方法，包括：将咪唑卤化盐有机醇溶液与醋酸盐有机醇溶液混合，在预定温度下反应；在反应过程中蒸除反应体系中的部分有机醇；以及过滤反应混合液并除去滤液中的有机醇，得到咪唑醋酸盐离子液体。离子液体种类繁多，使用者可以根据自己的需要改变离子液体阴、阳离子组合得到不同的离子液体。一般离子液体的制备方法主要有两种：直接合成法和两步合成法。

传统的离子液体加热回流制备法，制备周期长、产率低、反应副产物去除困难，而且需要大量有机溶剂增加了产品成本。既不经济也不环保，使离子液体不能得到大规模生产和工业应用。近年来，科学家们将转向微波辅助制备法、超声波辅助制备法等离子液体制备新工艺，希望通过研发一种节能，高效，无二次污染的离子液体制备方法，为离子液体的大规模工业应用打下基础。离子液体在脱除酸性气体的研究一直都停留在依靠离子液体本身的物理化学性质对酸性气体的吸附上。但是吸附过程不仅工艺要求严格，而且效率不高，脱附困难，副产物收集利用成本高。这些都是离子液体至今无法在脱除酸性气体领域得到大规模应用的原因。

发明内容