[发明专利]一种可循环利用的离子液体型二氧化碳吸收剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种气体吸收剂及其制备方法，具体而言，涉及一种可循环利用的离子液体型二氧化碳吸收剂及其制备方法。

背景技术

我国是一个产煤和用煤大国，煤炭在一次能源消费中约占70％左右，其中有80％用于直接燃烧。大量煤炭的燃烧导致我国呈现严重的煤烟型污染(包括粉尘、CO₂、SO₂等)，严重制约了我国经济的可持续发展。因此，燃煤污染物的排放控制一直是能源利用和环保领域的重点研究方向。

随着《京都议定书》(关于CO₂的减排规定)于2005年2月正式生效，CO₂排放控制在全球范围内引起广泛关注。CO₂是一种温室气体，目前部分学者的研究表明，CO₂的大量排放造成了全球气候的不断变暖，直接导致海平面的不断上升，部分低海拔地区面临被淹没的危险。同时，全球气候变暖也给世界各国带来了很多极端的天气状况，造成了粮食减产以及人民生命财产大量的损失，因此合理有效的捕集CO₂，降低温室气体带来的负面影响已经迫在眉睫。目前，在CO₂的捕集方面存在的一个难题就是吸收剂的选择，所需的吸收剂既要有较好的吸收效果，又要能重复利用而不会产生吸收副产物和吸收剂的损失。传统的吸收剂由于存在蒸汽压，因此在吸收和脱附的过程中有大量吸收剂的损失，而离子液体由于具有无蒸汽压等优良的性质，作为一种CO₂吸收剂得到了广泛的研究。

离子液体是一种有机熔盐，是由有机阳离子和无机或有机阴离子构成的、在室温或近室温下呈液态的盐。它由传统的高温熔盐演变而来，但相对于常规离子化合物来说，离子液体在室温附近很宽的温度范围内呈液态。离子液体具有很多优良的性质：液态温度范围宽，从低于或者接近室温到300℃以上，具有良好的热稳定性和化学稳定性；几乎没有蒸汽压；离子液体的结构可调，性质可控；对很多有机和无机物质都表现出良好的溶解能力，可以溶解多种气体，如CO₂、SO₂、乙烯、乙烷等。

目前在CO₂吸收方面，离子液体表现出很好的吸收效果，然而吸收的压力很高。Bates等[E.D.Bates，R.D.Mayton，I.Ntai，J.H.Davis，Jr.J.Am.Chem.Soc.，2002，124，926]将咪唑型离子液体的侧链进行了胺基功能化后，在常压下也能有较好的吸收效果，但是该离子液体的合成工艺复杂，单位质量的吸收量明显较低(7.4％)，并且只能适应低温吸收不能用于高温特别是接近燃煤烟气的排放温度100摄氏度～140摄氏度；另外该离子液体吸收CO₂后，离子液体的黏度极度上升，因此限制了离子液体在燃煤烟气中脱除CO₂的应用。Zhang等[J.M.Zhang，S.J.Zhang，K.Dong，Y.Q.Zhang，Y.Q.Shen，X.M.Lv.Chem.Eur.J.2006，12，4021-4026]合成了四丁基膦氨基酸离子液体，并将其担载在多孔硅胶上，提高了吸收速度，避免了高黏度的影响。虽然该离子液体的摩尔吸收容量为0.5，但离子液体担载在载体上，存在单位质量吸收量小的问题。目前文献报道的CO₂吸收剂，均是针对常温下吸收CO₂，特别是纯CO₂。而燃煤烟气的温度较高(80摄氏度～140摄氏度)，一般的离子液体在该温度下吸收CO₂能力很小。

发明内容

为了解决现有CO₂吸收剂中存在的问题，本发明提供了一种可循环利用的离子液体型二氧化碳吸收剂及其制备方法，从节能减排的角度，提高了CO₂的吸收效率和吸收温度，有助于有效减少温室气体的排放量。

本发明的一个目的在于，提供一种可循环利用的离子液体型二氧化碳吸收剂；本发明的另一个目的在于，提供一种上述吸收剂的制备方法。

本发明的目的是采用如下技术方案来实现的。

一方面，本发明提供一种可循环利用的离子液体型二氧化碳吸收剂，该吸收剂的阳离子为多氮直链胺类物质，阴离子为有机酸酸根或无机酸酸根；其中，所述有机酸为羧酸衍生物、磺酸衍生物、磷酸衍生物或C3以上的羧酸。

优选地，所述多氮直链胺类物质选自二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、多乙烯多胺、重氮氨基苯、双氰胺及其衍生物中的一种或多种。