[发明专利]以负载于石墨烯的离子液体脱除生物氢烷气中CO2

说明书

本发明涉及节能环保和CO₂减排技术，旨在提供一种以负载于石墨烯的离子液体脱除生物氢烷气中CO₂的方法。包括：将离子液体[P₆₆₆₁₄][Triz]与无水乙醇混合后加入石墨烯，搅拌得到液固混合悬浊液；加热蒸发去除乙醇得到负载离子液体；装入固定床反应器并通入生物氢烷气发生化学吸收反应；将吸收了CO₂的负载离子液体加热解吸得到CO₂；再生得到的负载离子液体进行再循环使用。本发明在将离子液体[P₆₆₆₁₄][Triz]负载于高比表面积的石墨烯后，能够明显提高离子液体对生物氢烷气中CO₂的吸收反应速率，使混合吸收剂脱除CO₂速率比纯离子液体[P₆₆₆₁₄][Triz]脱除CO₂速率提高了20～70％，吸收平衡时间缩短了20～40％。

技术领域

本发明是关于节能环保和CO₂减排技术，特别涉及一种以负载于石墨烯的离子液体脱除生物氢烷气中CO₂的方法。

背景技术

由于环境污染以及能源短缺问题，沼气处理和后续利用受到越来越多关注。生物质废弃物两相发酵可得到生物氢烷气，其主要成分为CH₄/H₂/CO₂的混合气体。将混合气中CO₂脱除可得到车用燃气，能够取得显著的环境和经济效益。一乙醇胺、二乙醇胺和 N-甲基二乙醇胺等醇胺水溶液已经广泛应用于吸收CO₂，但是醇胺水溶液再生时存在加热能耗高、试剂挥发及设备腐蚀问题，故研究者们尝试寻找新的CO₂吸收剂。离子液体具有挥发性低、可再生、热稳定性强以及选择性高等优势，能很好地克服醇胺溶液缺点用作CO₂吸收剂。

为了解决离子液体存在的粘度大和成本高等问题，许多学者将离子液体负载于多孔分子筛以增加CO₂吸收能力。Mi Mi Wan等研究了介孔氧化铝或氧化硅负载离子液体 PI和PAP捕集CO₂，实现了在温度393K时等摩尔捕获CO₂，而吸附的大部分CO₂可在443K时解吸。Jie Ren等将六种氨基酸离子液体[apaeP444][AA]通过浸渍-汽化方法负载于二氧化硅，研究发现在14％CO₂气氛下SiO₂-[apaeP₄₄₄][Lys]在1h内吸收CO₂量达到67.76mg/g吸收剂；而SiO₂-[apaeP₄₄₄][Gly]在1h内吸收CO₂量达到60.4mg/g吸收剂。Xianfeng Wang等合成氨基酸功能化离子液体[EMIM][Lys]，将离子液体负载到多孔材料聚甲基丙烯酸甲酯上，实验表明：吸收剂[EMIM][Lys]-PMMA在40min内吸收CO₂量高达73.48mg/g吸收剂。此类离子液体吸收CO₂容量虽然明显高于传统醇胺溶液，但是它们吸收CO₂速率仍然受到粘度大的限制。故如何改进提升离子液体吸收CO₂速率是一个技术难题，对于节能环保和减排CO₂具有重要意义。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有技术中的不足，提供一种以负载于石墨烯的离子液体脱除生物氢烷气中CO₂的方法。

为解决上述技术问题，本发明的解决方案是：

提供一种以负载于石墨烯的离子液体脱除生物氢烷气中CO₂的方法，具体包括下述步骤：

(1)将离子液体[P₆₆₆₁₄][Triz]与无水乙醇按照质量比1:5～1:15进行混合，在室温下机械搅拌30分钟，得到混合均匀的离子液体-乙醇溶液；