[发明专利]一种吸收/吸附耦合捕集二氧化碳的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种吸收/吸附耦合捕集二氧化碳（CO₂）气体的方法，特别涉 及-45℃至60℃温度区间内咪唑类离子液体与沸石咪唑酯骨架材料（ZIFs）组成 的吸收/吸附相耦合的方法捕集CO₂气体，属于CO₂捕集技术领域。

背景技术

随着世界人口的激增和工业的快速发展，大量排放的二氧化碳已经对地球 环境造成了重大的危害。为了降低其给社会和经济带来的负面影响，研究高效 捕集CO₂的方法迫在眉睫。

目前，CO₂的捕集技术主要包括吸附分离法和吸收分离法。吸附分离法使用 的是固态吸附剂，吸收分离法使用的是各种溶剂。离子液体吸收法是吸收分离 法的一种。离子液体(Ionic Liquids，ILs)是由特定阴、阳离子构成的在室温或近 于室温下呈液态的有机盐，是一种新型的绿色溶剂。离子液体吸收法优点在于 CO₂的资源化利用替代了传统的抛弃法；离子液体具有很强的稳定性、难挥发性、 功能化设计性、可循环再生等优良特性；过程中不使用水，避免了二次污染， 同时能够有效防止设备腐蚀。沸石咪唑酯骨架材料(Zeolitic Imidazolate Frameworks，ZIFs)吸附法是一种有效的CO₂吸附分离法。ZIFs材料吸附法的优 势在于ZIFs材料具有大的比表面积、无机沸石的高稳定性及金属有机配合物的 多孔性和有机功能；这种材料最大可以吸收自身体积82.6倍的CO₂；对CO₂具 有高选择性。ZIFs是一类极具发展前途的新型的多孔材料。

目前，已有离子液体作为吸收剂捕集CO₂的相关专利报道： CN102151468(2010)、CN101468308(2007)、CN102600716（2012）等，还没有 关于ZIFs材料作为吸附剂吸附CO₂的专利报道。离子液体与ZIFs材料构成新的 吸附/吸收耦合体系捕集CO₂的研究尚属空白。

发明内容

本发明的目的在于提出一种高效率、高选择性的CO₂气体的捕集方法，即 采用咪唑类离子液体与沸石咪唑酯骨架材料构成的吸收/吸附耦合方法捕集CO₂气体。

本发明的技术方案如下：

一种吸收/吸附耦合捕集二氧化碳的方法，其特征在于，采用离子液体与金 属有机骨架材料构成吸附/吸收耦合体系捕集CO₂，采用的离子液体为咪唑类离 子液体、金属有机骨架材料为沸石咪唑酯骨架材料（ZIFs），将离子液体在60℃ 进行真空干燥处理12小时，置于吸收器内，在-45℃至60℃范围内ZIFs均匀悬 浮于离子液体中，抽真空，设定吸收温度-45℃至60℃，通入CO₂气体，搅拌进 行吸收。

一般情况下，沸石咪唑酯骨架材料（ZIFs）在离子液体中的质量分数小于等 于20%，沸石咪唑酯骨架材料（ZIFs）在离子液体中的含量越高越好，进一步 优选5-20%。

上述通入CO₂气体搅拌进行吸收，直至压力保持3小时稳定不变，则可视 为吸收已达到饱和，记录平衡压力，CO₂气体的平衡压力范围为0.2MPa与 10MPa。

其中离子液体优选如下：1-辛基-3-甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐 ([OMIM][Tf₂N])和1-辛基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐([OMIM][PF₆])。沸石咪唑酯骨 架材料（ZIFs）优选ZIF-8，但不限于这几种离子液体和沸石咪唑酯骨架材料。