[发明专利]一种低共熔溶剂及其用于二氧化硫吸收的方法

说明书

本发明公开一种低共熔溶剂及其用于二氧化硫吸收的方法，所述低共熔溶剂由1‑乙基‑3‑甲基咪唑基离子液体和1‑乙基吡啶基离子液体组成。本发明所涉及的低共熔溶剂制备工艺短，操作简单。本发明所涉及的低共熔溶剂体系中两组分的阴离子均含有与二氧化硫结合的活性位点，对二氧化硫具有较高的吸收容量。本发明所涉及的低共熔溶剂可通过加热同时氮气吹扫的方式实现二氧化硫解吸和吸收剂再生。

技术领域

本发明属于气体分离与净化技术领域，更加具体地说，涉及一种由咪唑型离子液体和吡啶型离子液体构成的低共熔溶剂，及其用于二氧化硫的可逆吸收方法；通过吸收剂与二氧化硫的协同作用实现高吸收量、易解吸且循环性好的优异性能。

背景技术

近年来我国经济的快速发展，对自然资源的无节制利用产生了严重的二氧化硫污染问题。二氧化硫主要来源于煤炭燃烧，我国2017年消耗煤炭量约38.2亿吨，二氧化硫排放量在千万吨级。尽管国家出台了一系列相关政策和标准严格控制二氧化硫的排放，但现阶段我国二氧化硫污染问题仍然严重。降低煤耗和污染的排放仍是现阶段主要工作。而煤炭等化石燃料燃烧时产生烟气的脱硫处理则是控制二氧化硫排放最有效的方法。目前世界上的烟气脱硫方法主要分为干法、半干法和湿法。我国超过90％的烟气脱硫处理都选用湿法脱硫中的石灰石-石膏法，此种方法工艺成熟、操作简单、吸收效率高，最高脱硫率可达95％以上。但是石灰石-石膏法具有一定的局限性，其运营成本较高，处理后副产物石膏的经济价值低、处理不当易发生二次污染。因此急需研究开发二氧化硫的高效、绿色、环境友好型吸收剂。

据此研究人员将低共熔溶剂作为一种吸收剂用于二氧化硫的可逆吸收。低共熔溶剂，具有蒸汽压低、热稳定性好、液态温度范围宽、电导率大、气体溶解度大等优点。低共熔溶剂的熔点和凝固点显著低于其组分的熔点和凝固点。现阶段研究中，主要选用季铵盐和两性离子作为氢键受体，酰胺、羧酸和多元醇作为氢键供体。由此制备的低共熔溶剂对二氧化硫具有较强的可逆吸收能力，且制备流程简单、耗时短。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种低共熔溶剂组分、制备及其用于二氧化硫吸收的方法。本发明将1-乙基-3-甲基咪唑基离子液体和1-乙基吡啶基离子液体作为原料制备一种的低共熔溶剂。在本体系中，将两种常温下为固态的离子液体通过加热搅拌促进二者间的氢键形成，形成常温下为液态的低共熔溶剂，并应用于二氧化硫的吸收。相比较于常规离子液体和低共熔溶剂，本方法使用常温下为固态的离子液体制备低共熔溶剂，提供了一种离子液体应用受状态限制的解决方法，大大拓宽了离子液体的使用范围。同时为制备低共熔溶剂的原料提供了新的选择。作为二氧化硫可逆吸收剂，原料易得，制备过程简单。因吸收剂两组分中均带有与二氧化硫发生相互作用的阴离子，可有效提高对二氧化硫吸收性能，通过加热和氮气吹扫的方式实现二氧化硫解吸及吸收剂的再生，表现出优异的循环性能。

本发明通过下述技术方案予以实现。

一种低共熔溶剂，由1-乙基-3-甲基咪唑基离子液体和1-乙基吡啶基离子液体混合而成，两组分的结构通式如下：

(a)1-乙基-3-甲基咪唑基离子液体通式为：(即咪唑型离子液体通式)

X为Cl^-、Br^-、I^-、BF₄^-、PF₆^-或者SCN^-中的一种；

(b)1-乙基吡啶基离子液体通式为：(即吡啶型离子液体通式)

Y分别为Cl^-、Br^-、I^-、BF₄^-、PF₆^-或者SCN^-中的一种。