基于离子液体的CO2捕集技术研究

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近年来,随着世界各国对化石燃料的需求量及消耗量的增大,CO2的排放量也随之增大,这就导致了如温室效应、全球气候变暖,冰川融化等环境问题。因此如何有效的控制CO2的排放量,具有十分重大的意义。目前工业上应用最广泛、技术最成熟的捕集CO2的方法为醇胺法,但是醇胺法有一定的缺陷:易挥发、溶剂损耗多、再生能耗大、设备腐蚀严重等。离子液体因为其挥发性低,热稳定性好,对CO2有很好的溶解性等优点,可用于CO2的捕集过程,但离子液体黏度较大的缺点又限制了其应用。本文选择用离子液体和溶剂的混合体系吸收CO2,将离子液体技术与醇胺工艺相结合,充分发挥两者的优势,互补各自的劣势,探索吸收性能良好,再生效率高及不易挥发的吸收剂。本文通过一步法合成了氨基功能型离子液体和咪唑类离子液体两大类离子液体。氨基功能型离子液体为二乙烯三胺硝酸([DETA][NO3])和二乙烯三胺乙酸([DETA][Ac]),然后将它们以不同的比例与乙醇胺、乙二醇以及水混合形成复配溶液。将离子液体[BmimCl]和[Bmimbr]分别与MEA、DEA以不同摩尔比合成了四种类离子液体[BmimCl][MEA]、[Bmimbr][MEA]、[BmimCl][DEA]、[Bmimbr][DEA]。将它们用于 C02 的吸收实验,并探究温度、压力、复配浓度、离子液体种类、复配溶剂种类等对吸收性能的影响。实验结果表明:氨基功能型离子液体与溶剂以2:3的质量比形成的复配溶液对CO2的吸收量最大;离子液体[BmimCl]、[Bmimbr]以1:4的摩尔比与MEA、DEA形成类离子液体对二氧化碳的吸收效果最佳。并考察了离子液体的种类对吸收性能的影响,[DETA][Ac]>[DETA][N03]、BmimCl>Bmimbr。氨基型离子液体[DETA][Ac]和[DETA][NO3]与 MEA 复配形成的溶液比与EG及H20复配形成的溶液对CO2的吸收量大,其最大的吸收量为1.88mol·mol-1且对CO2有良好的选择性。氨基功能性离子液体及类离子液体对CO2的吸收量均随压力的增大而增大。增大温度会使反应的吸收速率增大,但也会导致CO2的吸收量降低,但对吸收量的影响并不显著。本文同时也考察了复配溶液的再生性能,经4次循环再生后,吸收效率仍能达到88%,重复利用性强,是一种具有发展潜力的绿色溶剂。
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