[发明专利]一种可再生负载型脱硫剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属环境保护技术领域，涉及一种可再生负载型脱硫剂及其制备方法。

背景技术

大气污染是人类面临的重大环境问题之一，其中尤以SO₂的污染最为严重。它不仅引起呼吸道疾病，而且导致酸雨、破坏生态环境。我国SO₂排放量高居世界第一位，解决SO₂污染问题尤为迫切。

要从根本上解决SO₂等大气污染的问题，必须对工业废气、汽车尾气等主要废气在排放之前进行脱硫等处理，将污染物消除或将其浓度降到允许值以下。气体脱硫技术已有约七十年的发展历史，目前脱硫工艺日臻完善。但现有脱硫剂仍不能完全满足应用要求，开发具有高的脱硫效率、速度和选择性的新型可再生固体脱硫剂仍是气体脱硫技术的主要目标之一。

离子液是一种极低挥发性的有机熔融盐，是新型的绿色溶剂、高效的反应介质和催化剂，在有机合成、分离过程中日益发挥其独特的作用，受到世界各国学术界和工业界的广泛关注。离子液体也可溶解或者吸收/附包括二氧化硫在内的多种气体，这为气体净化(如脱硫)提供了新的途径，如四甲基胍乳酸盐(Angew.Chem.Iht.Ed.2004，43，2415-2417)、醇胺羧酸盐(中国专利申请200510069406.6)、[bmim][BF₄]、[TMG][BF₄]、[TMG][BTA]、[TMGB2][BTA](Chem.Commun.，4027-4029，2006)等离子液体均对二氧化硫表现出吸收作用。

离子液体用于脱硫能够避免传统的液态胺类脱硫剂易挥发、易损失的不足，但离子液体高的粘度以及湿法脱硫的本身固有的缺点对其大规模应用不利。固体脱硫剂在吸收/附能力和实际应用方面将更具优势。

将可聚合的离子液体转变为离子型聚合物，可用作脱硫剂(中国发明专利CN1884315A、CN1884323A)。这种离子型聚合物具有良好吸收/脱吸性能，如快的吸收速率、高的吸收容量和选择性，但由于仍存在不同程度的吸水性，造成机械强度下降，且脱吸温度不能过高，应用上有其不方便之处。

将离子液体负载化(或称为固定化)是将离子液体由液态变为固态的另一种有效的方式，既可广泛用于各种反应的催化剂，也可用于气体分离(过程工程学报，7(1)：194-201，2007)。负载有利于提高离子液体的表面积，增大气体吸收量以及吸收选择性，缩短平衡的时间，吸附、解吸过程更容易实现。已有将负载化的离子液体用于气体CO₂吸附的报道(J.Membr.Sci.，238(1/2)：57-63，2004；J.Colloid Interface Sci.，291(1)：214-217，2005；Sep.Sci.Technol.，40：525-541，2005；Chemistry-A European Journal 2006，12，4021-4026)。中国专利申请200510073345.0公开了一种将氨基酸类离子液体用于酸性气体吸收的方法，涉及到将氨基酸类离子液体负载在硅胶上用于酸性气体吸收，但未见负载具有二氧化硫吸收功能的其它类型离子液体用作脱硫剂的报道，也未见负载具有二氧化硫吸收功能的离子型聚合物用作脱硫剂的报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种机械强度高、比表面积大、脱吸耐受温度高的可再生负载型脱硫剂及其制备方法。

可再生负载型脱硫剂由多孔性固态负载材料和其中的负载物组成，负载物与多孔性固态负载材料的质量比为0.2∶1～2∶1；负载物为离子液体、线性离子型聚合物或交联离子型聚合物；离子液体的阳离子为四甲基胍阳离子、1-乙基-3-甲基咪唑阳离子、1-丁基-3-甲基咪唑阳离子、1-己基-3-甲基咪唑阳离子，其阴离子选自乳酸根、乙酸根、三氟乙酸根、三氟甲基磺酸根、四氟硼酸根、六氟磷酸根、氯离子、溴离子、丙烯酸根、甲基丙烯酸根、马来酸根、富马酸根或衣康酸根。

所述的多孔性固态负载材料为硅胶、活性炭、分子筛或扩孔硅胶。

线性离子型聚合物的制备方法为：向水、甲醇或乙醇溶剂中加入可聚合的离子液体和引发剂，配成溶液；引发剂的用量为可聚合的离子液体用量的0.05-2wt％；然后将多孔性固态负载材料浸入溶液中，可聚合的离子液体与多孔性固态负载材料的质量比为0.2∶1～2∶1，搅拌，在40℃～100℃下边挥发、边聚合6～12小时。