[发明专利]一种温和条件下二氧化碳的捕集方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种化学方法，具体地说，是一种温和条件下二氧化碳的捕集方法。

背景技术

近年来，温室气体特别是二氧化碳的大量排放已经造成了温室效应等环境问题，因此控制和减少二氧化碳的排放也已成为国际社会非常关注的焦点问题。在我国，能源损耗行业如煤电、钢铁、化工和石化等在工业中占有重要地位，同时也是二氧化碳排放的重要产业，因此寻找一种高效简易的方法捕集二氧化碳无论是对于全球生存环境还是对我国工业发展而言都具有重大意义。

目前大力发展的二氧化碳捕集技术有化学吸收法、吸附法和膜分离法。其中化学吸收法因其经济可行的特点被更多用于研究，常见的吸收剂有氨水、氢氧化钠、醇胺等，而近年发展起来的利用环氧化合物与二氧化碳耦合制备五元环碳酸酯的工艺更是具有发展前景。为此，很多学者在该反应上做过努力，很多人曾使用过不同的催化剂体系以促使该反应进行。一些均相催化剂，例如季铵盐（如Et4NBr）、碱金属卤化物（如KI）均常见于报道催化环氧化物与二氧化碳的环加成反应（Coordination Chemistry Reviews1996,153,155-174;Catal Sci Technol2012;The Journal of Organic Chemistry1993,58,6198-6202）；也有文献采用较复杂的均相催化剂，例如过渡金属配合物（Chemical Communications2003,2042-2043）、Schiff碱（Journal of the American Chemical Society1983,105,1304-1309）甚至离子液体（Chemical Communications2003,896-897）等。同时，一些较为环境友好型的多相催化剂如SmOCl(J.Catal2002,209,547-550)、Mg-Al复合氧化物（Journal of the American Chemical Society1999,121,4526-4527）、聚合物负载型催化剂（Journal of the American Chemical Society2005,127,4182-4183）还有硅基负载型催化剂（Chemical Communications2006,1664-1666）也都被用于催化该反应进行。

发明内容

本发明是现有技术中存在的问题，提供一条高效、环保地实现二氧化碳的捕集、富集和吸收剂/反应原料的循环使用工艺；具体是利用缩水甘油为吸收剂及反应原料、将缩水甘油与二氧化碳在无催化剂条件下直接反应制备碳酸甘油酯达到化学吸附二氧化碳的目的，同时，本发明也提供了一种可以将生成的碳酸甘油酯分解生成缩水甘油和二氧化碳的技术，从而实现了吸收剂/反应原料（缩水甘油）的循环使用和二氧化碳的高浓度富集。本发明的具体技术方案如下：

本发明公开了一种温和条件下二氧化碳的捕集方法，包括二氧化碳的吸收过程、二氧化碳的释放及吸收剂的再生过程，二氧化碳的吸收过程是利用缩水甘油为吸收剂及反应原料、将缩水甘油与二氧化碳在无催化剂条件下直接反应制备碳酸甘油酯，二氧化碳的释放及吸收剂的再生过程是将生成的碳酸甘油酯分解生成缩水甘油和二氧化碳。

作为进一步的改进，本发明所述的二氧化碳的吸收过程的具体步骤如下：

（1）、在反应器中，采用N,N-二甲基甲酰胺（DMF）作溶剂，加入缩水甘油，控制其浓度在6.5-7.0摩尔/升；

（2）、向反应器内充入CO₂；

（3）、将上述混合好的反应液在搅拌条件下，升温至90～140度，恒温反应2～8小时，反应后，即可得到纯度较高的碳酸甘油酯溶液，实现了二氧化碳的化学吸收过程；

所述的二氧化碳的释放及吸收剂的再生过程的具体步骤如下：

（1）、取一定量的二氧化碳吸收后生成的反应产物碳酸甘油酯置于单口烧瓶内，加入一定量的碱作反应再生催化剂；

（2）、将上述反应液在搅拌条件下，升温至90度，恒温反应2小时，反应结束后，即可得到较高纯度的缩水甘油，实现了二氧化碳的释放过程和吸收剂/反应原料的再生。

作为进一步的改进，本发明所述的再生催化剂是氢氧化钠或碳酸钾或乙二胺或碳酸铯。

本发明的有益效果如下：