[发明专利]用于吸收SO2气体的负载型离子液体及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种离子液体，尤其涉及一种用于吸收SO₂气体的负载型离子液体，同时，本发明涉及该离子液体的制备方法。 

背景技术

现今社会大气污染越来越严重，尤以SO₂的污染对社会影响最大。SO₂可以与空气中的O₂、水蒸气在一定条件下迅速生成H₂SO₄，H₂SO₄随雨水降下形成酸雨；也可以与空气中的飘尘结合成气溶胶粒子，经过一系列化学作用形成硫酸烟雾，影响植物生长，破坏水生生态系统，使土壤贫瘠化，腐蚀建筑物等；SO₂对人体的呼吸器官和眼膜具有较强的刺激作用；所以，解决SO₂排放污染问题日益迫切。

采用烟气脱硫是主要抑制SO₂排放的工业方法，目前烟道气脱硫的方法有湿法、干法和半干法脱硫。其中湿法脱硫以石灰石/石膏法应用最为广泛，但由于吸收过程中存在很多不足，如一次性投资大，设备要求高，运行成本高，脱硫剂再生能耗高等问题，对脱硫工艺又提出了新的要求，寻找吸收能力高、选择性能好、化学稳定性好、不易产生二次污染的新型吸收剂越来越受到人们的关注。

近年来，离子液体作为一种绿色溶剂由于具有不挥发的特点使其在气体吸附分离领域显示了强大的应用潜力。离子液体是一种极低挥发性的有机熔融盐，具有几乎无蒸气压，对环境无污染，可以回收循环利用的特点。离子液体与传统的吸收溶液相比具有显著的优势，可吸收包括SO₂在内的多种气体，这为吸收SO₂提供了新的途径。尽管国内外对脱硫功能化离子液体的研究取得了一定的进展，但这类离子液体粘度较大，成本高，脱硫过程中存在气液传质阻力大、应用成本高等问题，阻碍了其工业化应用的进程。

发明内容

为解决现有技术中存在的不足，本发明提供了一种结合功能化离子液体和多孔材料的双重优点，成本低，适于工业应用的用于吸收SO₂气体的负载型离子液体。

为实现上述目的，本发明的用于吸收SO₂气体的负载型离子液体为[R1Mim]R2-X，其中Mim为甲基咪唑；R1为CH₃(OCH₂CH₂)_n；R2为20种常见氨基酸的一种；载体X为活性炭或活性炭纤维。

该负载型离子液体是将含醚基的功能化咪唑离子液体负载到活性炭或活性炭纤维载体上，利用离子液体中的氨基酸阴离子中的氨基与载体活性炭或活性炭纤维的-COOH基结合形成化学键合的负载，提高了其稳定性和重复使用率，利用醚基功能化咪唑离子液体中醚基和咪唑环的静电力分布形成对SO₂分子吸收作用的活性位点，增加了负载后的离子液体吸附SO₂的活性位，提高了对SO₂的吸附效果，同时，由于载体的加入，利用载体的孔道结构，增加了SO₂气体与离子液体间接触的比表面积，极大提高了其工业应用性。

作为对上述方式的限定，所述载体X和功能化离子液体[R1Mim]R2的质量比为1∶0.1～0.5。

作为对上述方式的限定，所述R1中n=1或2或3。

将载体和功能化离子液体的质量比进行限定，使两者间的结合效果达到最优，以获得工业应用经济性较好的负载型离子液体；因功能化咪唑离子液体与载体间的相互作用影响，限定醚基为短链醚基结构。

同时，本发明的用于吸收SO₂气体的负载型离子液体的制备方法，包括以下步骤：

a、合成中间体[R1Mim][OH]：将[R1Mim][CH₃SO₃]与阴离子交换树脂在10~30℃下搅拌反应30~90min，抽滤，蒸馏水洗涤，旋蒸得到中间体[R1Mim][OH]的水溶液；

b、合成中间体[R1Mim]R2：将步骤a得到的水溶液滴加到R2的水溶液中，在0~30℃下搅拌反应12~48h，旋蒸，用有机溶剂洗涤，抽滤，再旋蒸，最后真空干燥，得到中间体[R1Mim]R2，使用溶剂溶解得到中间体[R1Mim]R2的溶液；