[发明专利]一种用于捕获二氧化碳的复配溶液及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于二氧化碳捕获技术领域，具体地，涉及一种用于捕获二氧化碳的复配溶液及其制备方法。

背景技术

目前我国的二氧化碳排放量仅次于美国，节能减排势在必行。如何采取有效措施来控制二氧化碳的排放对于我国经济的发展、应对全球气候变暖有着十分重要的意义。

近年来，利用氨基功能型离子液体和气体水合物法回收、储存二氧化碳受到广泛关注。离子液体具有不挥发、化学性质稳定、无污染、结构可设计等独特的优点，在二氧化碳分离和捕获领域有着巨大的应用前景。氨基功能型离子液体是由阴阳离子组成的室温呈液态的化合物，其阳离子的取代基碳链上引入了氨基功能型基团，其水溶液对二氧化碳有着良好的化学和物理吸收能力。二氧化碳水合物是水和二氧化碳在一定温度条件下生成的非化学计量笼型结构化合物。用水合物固定二氧化碳的方法具有不造成二次污染、设备简单和经济可行性强等优点，近年来引起广泛关注。离子液体和水合物是两种很有潜力的二氧化碳捕获介质，但是将两者单独使用时均存在缺点。如离子液体对二氧化碳的捕获量较小，而水合物法捕获二氧化碳生成水合物的相平衡条件较为苛刻。

纯的离子液体在吸收二氧化碳之后变得极为粘稠，不适用于实际操作。因此，将离子液体溶于水之后形成水溶液来实现其对二氧化碳的捕获。离子液体水溶液中的水可与二氧化碳生成水合物来进一步捕获二氧化碳，但是离子液体水溶液中二氧化碳水合物生成的相平衡条件相比于纯水与二氧化碳生成水合物的相平衡条件，需要更高的压力和更低的温度；同时离子液体浓度越大，相平衡条件也越苛刻。目前离子液体水溶液对二氧化碳的捕获量及相平衡条件仍不理想，如何改善离子液体水溶液中水合物的相平衡条件以促进水合物生成是当下研究的热点问题。因此，仍需研发一种能够有效捕获二氧化碳的溶液。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种用于捕获二氧化碳的复配溶液，本发明提供的复配溶液既能够实现氨基功能型离子液体对二氧化碳的捕获，还可以在低压条件下通过水合物法捕获较多的二氧化碳，实现了对二氧化碳的双效捕获，且水合物形成压力低，稳定性好。

本发明的另一目的在于提供上述复配溶液的制备方法。

本发明的另一目的在于提供上述复配溶液的使用方法。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种用于捕获二氧化碳的复配溶液，所述复配溶液由如下质量分数的组分组成：

1-氨丙基-3-甲基咪唑溴4～25%、四氢呋喃2～6%，余量为水。

作为一种优选地技术方案，所述复配溶液由如下质量分数的组分组成：

1-氨丙基-3-甲基咪唑溴15～25%、四氢呋喃2～4%，余量为水。

作为一种优选地技术方案，所述复配溶液由如下质量分数的组分组成：

1-氨丙基-3-甲基咪唑溴4.88%、四氢呋喃3.66%，余量为水。

作为一种优选地技术方案，所述复配溶液由如下质量分数的组分组成：

1-氨丙基-3-甲基咪唑溴14.7%、四氢呋喃3.28%，余量为水。

作为一种优选地技术方案，所述复配溶液由如下质量分数的组分组成：

1-氨丙基-3-甲基咪唑溴24.1%、四氢呋喃2.92%，余量为水。

1-氨丙基-3-甲基咪唑溴（[APMim][Br]）是一种全新的氨基功能型离子液体，化学性质稳定、不挥发、蒸汽压低、热稳定性好、亲水性也较好，其水溶液满足作为二氧化碳吸收工质的基本要求。[APMim][Br]阳离子带有氨基，能为溶液提供碱性环境，从而具有高效捕获酸性二氧化碳气体的能力。二氧化碳水合物（CO₂•nH₂O）是CO₂和水在一定温度、压力条件下生成的非化学计量笼型结构化合物。气体先溶解于溶液中，过饱和状态下在一定条件下与水构成水合物，是一个复杂的气液固多相传热传质过程。

1-氨丙基-3-甲基咪唑溴的水溶液恰恰能使得溶液中CO₂溶解度相当高，有利于CO₂的传质过程；但是作为盐类，[APMim][Br]又会大幅增加水合物的相平衡压力，实验表明[APMim][Br]水溶液浓度达35%及以上时在零度以上不会生成二氧化碳水合物，其对水合物的生成有明显的热力学抑制作用。