[发明专利]负载型离子液体脱硫材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了负载型离子液体脱硫材料及其制备方法和应用，涉及离子液体应用脱硫领域。本发明以介孔类材料为载体，负载1‑丁基‑3‑甲基咪唑硝酸盐制备得到离子液体脱硫材料(mm‑[C₄MIm]NO₃)，将离子液体负载于介孔类材料上之后，由于气液界面的增强，显着提升了其吸收能力和解吸效率。本发明制备的离子液体脱硫材料，解决了离子液体本身的高粘性，纯离子液体的吸收效果不理想的缺点，所得脱硫材料在吸收有机硫之后的离子液体脱硫材料在110℃下加热，可以很容易地去除其中吸收的有机硫，使(mm‑[C₄MIm]NO₃)在再生10次循环后仍能达到初次吸收容量的90%以上，该离子液体脱硫材料在脱除有机硫方面具有良好的可循环性以及工业化前景。

技术领域

本发明涉及离子液体应用脱硫技术领域，具体涉及常温下脱除有机硫的负载型离子液体脱硫材料及其制备方法和应用。

背景技术

现如今，硫化物是主要的空气污染物之一，导致了一系列环境污染问题，例如酸雨和烟雾。由于燃煤发电厂排放大量酸性污染物，因此被认为是区域空气污染和生态系统酸化的主要来源。烟气脱硫（FGD）被证明是控制硫化物的最有效技术之一，可以通过湿法脱硫，半干法脱硫和干法脱硫实现。 但是，脱硫材料的洗涤过程具有各种缺陷，例如大量使用水，废水处理和低价值的副产物处理。室温离子液体（ILs）作为对环境无害的溶剂，因其对硫化物捕获的卓越的性能而越来越受到人们的关注，例如高的热稳定性和化学稳定性，极低的蒸气压，可设计的结构，易于重复使用以及其中的某些实现是值得考虑的，单纯的离子液体因黏度高、流动性差等因素使其效果并不理想；介孔载体材料具有稳定的多孔结构，较大的表面积，可控制的孔径，良好的机械强度和热稳定性等优良特性；所以通过将离子液体和介孔材料的优点结合起来得到了负载型的离子液体脱硫材料，使气体与离子液体之间的接触界面扩大，所需的离子液体数量也将显着减少，吸附速率将增加，将降低成本并提高效率。

综上所述，用离子液体脱硫材料净化含硫尾气中有机硫是比传统方法更具成本效益和环境友好性的措施。

中国专利CN110935306A公开了一种利用离子液体超重力脱硫技术降低尾气二氧化硫含量的方法，该方法以己内酰胺四丁基溴化铵离

子液体为吸收剂，配合降粘剂使用，配制一定浓度的吸收液，使尾气与吸收液在旋转填充床内进行超重力脱硫反应。缺点在于该发明使用纯液态的脱硫剂进行脱硫，很容易使脱硫剂被成分十分复杂的工业尾气所污染，故该发明只适用于实验室，并不适用于真正的工业化放大使用。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明提供了常温下脱除有机硫的负载型离子液体脱硫材料及其制备方法和应用，本发明通过将介孔载体材料的多孔性的优点与离子液体可与有机硫多位点有效结合捕获的优点相结合，得到了可在常温下脱除有机硫的负载型离子液体脱硫材料，具有可再生的优点，且再生方式简单、成本低、易操作，适用于工业化放大使用。

本发明所述的负载型离子液体脱硫材料，其特征在于以1-丁基-3-甲基咪唑硝酸盐为活性组分，以介孔类材料为载体，所述1-丁基-3-甲基咪唑硝酸盐负载于介孔类材料中，得负载型离子液体脱硫材料mm-[C₄MIm]NO₃。

进一步地，本发明的1-丁基-3-甲基咪唑硝酸盐的负载量为0.5-20wt%。

进一步地，本发明的介孔载体材料为兰炭、Al₂O₃、水滑石或碳分子筛。

更进一步地，本发明公开了负载型离子液体脱硫材料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

1）1-丁基-3-甲基咪唑硝酸盐的制备

1.1）以N-甲基咪唑与氯丁烷为原料，加入有机溶剂中，N₂气氛下反应得到1-丁基-3-甲基咪唑氯化物溶液；