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可循环使用的离子液体型脱硫剂的合成与研究

作　者: 席俊松
导　师: 李学良
学　校: 合肥工业大学
专　业: 应用化学
关键词: SO2 离子液体多氮胺环胺二元羧酸脱硫剂
分类号: X701.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 236次
引　用: 1次
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内容摘要

大气污染成为人类面临的重大问题,二氧化硫成为主要的大气污染物之一。针对越来越严重的SO₂气体排放,本文通过分子设计,合成几类新型功能离子液体型吸收剂,首次研究了该类吸收剂对SO₂的吸收和解吸特性以及吸收机理,发现离子液体型吸收剂具有高的SO₂吸收效率,并且循环性能好,有望作为一种新型可循环使用的脱硫剂。基于室温离子液体可设计性、绿色性,功能性,室温离子液体作为绿色有机溶剂,可以应用于吸收SO₂等酸性气体。通过溶剂法或者无溶剂反应,合成烯酸胺盐离子液体,实验发现,烯酸胺盐吸收剂具有高的SO₂吸收量,摩尔分数可以达到0.5284。将双键进行自由基聚合,可以得到高的吸收量为0.6415,循环性能也得到一定程度的改善。合成多氮胺类和环胺类离子液体,研究表明多氮胺类甲酸盐室温下为液体,多氮胺类及环胺类离子液体吸收效率高,吸收速率快,循环性能好,多氮胺类物质吸收量可以达到0.6774,环胺类物质吸收量为0.6847。合成的二元羧酸类离子液体,阳离子为二元酸物质,阴离子为短链叔胺物质。研究发现该类吸收剂,可以在室温或283.2³23.2 K恒温条件下快速、高效地吸收SO₂气体,在1³小时内即可达到吸收平衡,首次SO₂吸收量与吸收剂的摩尔比≥2.5,多次循环后其吸收摩尔比仍≥1.9,其中一些吸收剂吸收SO₂后有晶体析出,加热解吸后晶体消失。在研究离子液体型吸收剂的基础上,着重研究了羟基官能团对吸收性能的影响,结果表明含有羟基官能团的吸收剂吸收速率得到提高,但吸收容量降低。文中离子液体型吸收剂吸收SO₂达到平衡后可以通过加热使SO₂解吸,2小时内解吸率一般>90%,有的高达99%。解吸后的吸收剂可以循环使用,仍具有快速、高效的吸脱性能。因此,吸收剂具有很高的应用价值,有望成为一种新型脱硫剂,应用于烟道气脱硫及其它含SO₂的气体的净化。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-8
致谢  8-15
第一章绪论  15-26
  1.1 引言  15
  1.2 烟气脱硫技术及其研究进展  15-18
    1.2.1 燃煤SO_2 排放  15-16
    1.2.2 SO_2 及酸雨的危害  16
    1.2.3 烟气脱硫  16-17
    1.2.4 有机胺法脱硫研究  17-18
  1.3 离子液体的组成、种类及其基本特征  18-20
    1.3.1 离子液体的组成、种类  18
    1.3.2 离子液体的基本特征和性质  18-19
    1.3.3 离子液体的合成方法  19
    1.3.4 离子液体的应用  19-20
  1.4 离子液体脱硫的研究现状  20-24
    1.4.1 咪唑类离子液体吸收 SO_2 气体  20
    1.4.2 胍类离子液体吸收烟气中 SO_2 气体  20-21
    1.4.3 聚合物离子液体吸收 SO_2 气体  21-23
    1.4.4 胺类离子液体吸收SO_2 气体  23-24
    1.4.5 离子液体吸收SO_2 机理研究  24
    1.4.6 离子液体对其它气体的溶解与吸收  24
  1.5 本课题研究内容  24-26
第二章制备与表征  26-31
  2.1 无溶剂制备  26
  2.2 溶剂法制备  26-27
  2.3 吸收装置  27-29
    2.3.1 液体吸收剂装置  27-28
    2.3.2 固体吸收剂装置  28-29
  2.4 相关计算公式  29-30
    2.4.1 摩尔分数计算  29
    2.4.2 摩尔比计算  29-30
  2.5 FT-IR 红外表征  30-31
第三章烯酸胺盐单体及聚合物的SO_2 吸脱性能研究  31-40
  3.1 引言  31
  3.2 实验部分  31-33
    3.2.1 原料  31
    3.2.2 实验过程  31-32
    3.2.3 离子液体的 SO_2 吸收  32-33
    3.2.4 离子液体的 SO_2 解吸  33
    3.2.5 离子液体及聚合物的循环  33
  3.3 结果与讨论  33-39
    3.3.1 温度对产率的影响  33-34
    3.3.2 单体烯酸胺盐的红外光谱图  34-35
    3.3.3 离子液体在空气中吸水研究  35
    3.3.4 SO_2 在水中的溶解研究  35-36
    3.3.5 SO_2 在离子液体中的吸收性能  36
    3.3.6 SO_2 在聚合物中的吸收性能  36-37
    3.3.7 离子液体及聚合物的循环使用  37-38
    3.3.8 离子液体及聚合物的吸收机理分析  38-39
  3.4 本章小结  39-40
第四章环胺类离子液体的 SO_2 吸脱性能研究  40-49
  4.1 引言  40
  4.2 实验部分  40-42
    4.2.1 原料  40
    4.2.2 实验过程  40-42
  4.3 结果与讨论  42-48
    4.3.1 离子液体的表征  42-44
    4.3.2 离子液体吸水研究  44-45
    4.3.3 温度对 SO_2 吸脱性能的影响  45-46
    4.3.4 时间对 SO_2 吸收及解吸的影响  46-47
    4.3.5 离子液体的吸收解吸机理  47-48
  4.4 本章小结  48-49
第五章多氮胺类离子液体的SO_2 吸脱性能研究  49-58
  5.1 引言  49
  5.2 实验部分  49-51
    5.2.1 原料  49
    5.2.2 实验过程  49-51
  5.3 结果与讨论  51-57
    5.3.1 离子液体的表征  51-53
    5.3.2 离子液体的吸水性  53-54
    5.3.3 温度对 SO_2 吸脱性能的影响  54-55
    5.3.4 时间对 SO_2 吸收及解吸的影响  55-56
    5.3.5 离子液体的吸收解吸机理  56-57
  5.4 本章小结  57-58
第六章二元羧酸类离子液体的 SO_2 吸脱性能研究  58-68
  6.1 引言  58
  6.2 实验部分  58-60
    6.2.1 原料  58
    6.2.2 实验过程  58-60
  6.3 结果与讨论  60-67
    6.3.1 离子液体的表征  60-62
    6.3.2 温度对短链叔胺二酸-4 离子液体产率的影响  62-63
    6.3.3 温度对SO_2 吸收解吸的影响  63-65
    6.3.4 离子液体的循环使用  65-66
    6.3.5 吸收机理  66-67
  6.4 本章小结  67-68
第七章 AHNR3 与 AOHNR3 的SO_2 吸脱性能研究  68-74
  7.1 引言  68
  7.2 实验  68-69
    7.2.1 离子液体吸收实验  68-69
    7.2.2 离子液体解吸实验  69
    7.2.3 离子液体循环实验  69
  7.3 结果与讨论  69-72
    7.3.1 离子液体对 SO_2 的吸收作用  69-70
    7.3.2 SO_2 循环吸收解吸行为  70-71
    7.3.3 气体中水对 SO_2 吸收的影响  71-72
    7.3.4 离子液体吸收机理分析  72
  7.4 本章小结  72-74
第八章结论  74-76
参考文献  76-82
攻读硕士学位期间获得的学术论文及奖励  82-83

可循环使用的离子液体型脱硫剂的合成与研究

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