[发明专利]降低铁基离子液体在催化氧化硫化氢过程中降解的方法

说明书

技术领域

本发明涉及液相催化氧化硫化氢领域，特别是涉及一种降低铁基离子液体在催化氧化硫化氢过程中降解的方法。

背景技术

1-丁基-3-甲基咪唑四氯铁酸盐([bmim]Fe(III)Cl₄)离子液体催化-氧化硫化氢的过程为：[bmim]Fe(III)Cl₄首先与硫化氢气体反应生成硫磺和1-丁基-3-甲基咪唑氢四氯亚铁酸盐([bmim]Fe(II)Cl₄H)离子液体，然后氧气将四氯亚铁酸盐离子液体氧化、再生成[bmim]Fe(III)Cl₄和水。在这个过程中，[bmim]Fe(III)Cl₄离子液体是催化剂，氧气为氧化剂，产物为硫磺和水。硫磺可被过滤回收。而[bmim]Fe(III)Cl₄是疏水性的,理论上，[bmim]Fe(III)Cl₄和水应形成两相，水也可以通过分液来分离(可参见中国专利ZL200910092486.5的相关说明)。但是,Leeeal.首次报道20％(v/v)的[bmim]Fe(III)Cl₄经过激烈搅拌后，可以与水混溶。随后，Wangetal.也证实了[bmim]Fe(III)Cl₄能够溶解在80％(v/v)的水中。不过，将一滴水这样少量的水溶解在[bmim]Fe(III)Cl₄中将是非常困难的。

鉴于水能够与[bmim]Fe(III)Cl₄形成均相混合物，铁基离子液体里的水是不能通过简单分液的方式分开的。随着催化氧化反应的进行，铁基离子液体里面的水必将越积越多。如果水、氧气和亚铁离子液体共存，在亚铁离子液体再生时，将产生氢氧自由基，其过程如下述(1)、(2)式所示：

2[bmim]Fe(II)Cl₄^-+O₂+H₂O→2[bmim]Fe(III)Cl₄+H₂O₂+2OH^-(1)

[bmim]Fe(II)Cl₄^-+H₂O₂→[bmim]Fe(III)Cl₄+HO·+OH^-(2)

首先亚铁离子液体与水和氧气反应产生过氧化氢，然后过氧化氢与亚铁离子液体将产生氧化性极强的氢氧自由基，其将有可能将离子液体的有机阳离子氧化，进而造成铁基离子液体中的阳离子在催化-氧化硫化氢过程中的降解。

发明内容

基于上述现有技术所存在的问题，本发明提供一种降低铁基离子液体在催化氧化硫化氢过程中降解的方法，通过降低铁基离子液体催化-氧化体系的水含量实现降低离子液体中有机阳离子的氧化，进而降低铁基离子液体中的阳离子在催化-氧化硫化氢过程中的降解。

为解决上述技术问题，本发明提供一种降低铁基离子液体在催化氧化硫化氢过程中降解的方法，包括以下步骤：

(1)将铁基离子液体在60℃下旋转蒸发后，于80℃下真空干燥12小时，得到干燥的铁基离子液体；

(2)在室温至所述铁基离子液体的分解温度之间的任一温度下，向所述步骤(1)合成的铁基离子液体中同时通入纯度99.9％的硫化氢气体和供氧气体进行催化-氧化反应4～6小时，通入所述硫化氢气体的的流量为20mL/min，所述供氧气体采用空气或纯度99.9％的氧气，采用氧气时通入的流量为20mL/min，采用空气时通入的流量为100mL/min；

(3)所述步骤(2)的催化-氧化反应过程中，按设定的时间间隔从所述铁基离子液体中取样，样品稀释后，采用紫外分光光度计测量所述样品中阳离子的浓度，以测得的所述浓度与初始浓度的比值来确定催化-氧化硫化氢过程中阳离子([bmim]⁺)的降解率；

(4)在所述步骤(2)的催化-氧化过程中，提高催化氧化温度和提高氧气或者空气的流量加快去除反应生成的水分降低阳离子的降解率。