[发明专利]基于非质子有机物的低共熔溶剂及利用其高效吸收二氧化硫的方法

说明书

本发明提供一种基于非质子有机物的低共熔溶剂体系，由咪唑盐与非质子有机物丁二腈(SN)组成。所述咪唑盐与所述丁二腈的摩尔比为1:1～8。本发明还提供了一种吸收/捕集SO₂的方法，包括如下步骤：将所述低共熔溶剂体系与含SO₂的气体接触吸收，即可。本发明所采用的低共熔溶剂体系对SO₂具有较高的吸收容量，循环使用效果好，能实现对SO₂的高效可逆吸收。

技术领域

本发明属于气体分离领域，具体涉及一种基于非质子有机物的低共熔溶剂及利用其高效吸收二氧化硫的方法。

背景技术

二氧化硫(SO₂)，作为一种主要的大气污染物，会导致酸雨、酸雾，严重危害着生态环境和人们的身体健康。SO₂主要来源于工业生产过程中煤、石油、天然气等化石燃料的燃烧。目前，工业上控制烟道气中SO₂排放的方法主要有干法、半干法、湿法等烟气脱硫技术。其中，工业上应用最多的是湿法中的石灰石-石膏法烟气脱硫技术。这种方法具有较高的脱硫效率。但是石灰石-石膏法也存在很多不足，比如脱硫过程的大量固体副产物石膏的产生、吸收剂不能重复使用、水的浪费等。此外，利用石灰石-石膏法进行脱硫时，脱硫过程会产生CO₂，增加了温室气体的排放，若处理不当，又会造成对环境的二次污染。因此，开发和研究新型高效、环保的控制SO₂排放的方法，也是非常必要的。

近年来，离子液体由于其独特的性质，比如极低的蒸汽压、较宽的液程、良好的热稳定性、性质容易调节等，受到了人们的广泛关注。离子液体正是由于这些独特的性质，也被用于了SO₂吸收和分离领域。目前，研究人员设计和合成出了很多种用于吸收SO₂的离子液体。其中，唑基类、氨基类等功能化离子液体对SO₂具有较好的吸收效果。但是，咪唑类、氨基类等功能化离子液体的合成步骤比较繁琐，导致了它们较高的生产成本，限制了它们在工业过程中的使用。

最近，低共熔溶剂作为一类新型的溶剂也被用于吸收SO₂过程。低共熔溶剂也具有类似离子液体的性质，比如较低的蒸汽压、性质容易调节等。但是，与离子液体相比，低共熔溶剂的制备过程非常简单。通过把合适的两种或两种以上的物质混合、加热、冷却即可到的所需的低共熔溶剂。目前，大多数低共熔溶剂的形成是通过成分之间的氢键作用实现的。常用的用于合成低共熔溶剂的物质包括醇类、羧酸类、酰胺类等氢键供体以及季铵盐、季膦盐、咪唑盐等氢键受体。低共熔溶剂在有机合成、材料制备、催化反应、萃取分离等领域得到了广泛的应用。在SO₂的吸收和分离领域，低共熔溶剂也得到了人们的广泛研究。氯化胆碱类(Green Chem.,2013,15,2261；Ind.Eng.Chem.Res.,2015,54,8019)、咪唑盐类(ACSSustainable.Eng.,2017,5,4382；Energy Fuels,2018,32,10737)、甜菜碱类(J.Hazard.Mater.,2017,324,457)等低共熔溶剂表现出了较好的SO₂吸收效果。在这些低共熔溶剂中，氢键供体都是质子类有机物。由于SO₂在烟道气中的含量非常的低，如何提高低共熔溶剂对低浓度SO₂的吸收容量，也是人们需要解决的一个问题。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种基于非质子有机物的低共熔溶剂体系。

本发明所提供的基于非质子有机物的低共熔溶剂体系，由咪唑盐与非质子有机物丁二腈(SN)组成。

所述低共熔溶剂体系中，所述咪唑盐与所述丁二腈的摩尔比可为1:1～8，具体可为1:1、1:2、1:4、1:1～4或1:1～6。

所述低共熔溶剂体系中，所述咪唑盐可为1-甲基-3-乙基咪唑氯盐([Emim][Cl])和/或1-甲基-3-乙基咪唑六氟磷酸盐([Emim][PF₆])，结构式如下式所示：