[发明专利]一种二氧化碳吸收介质及其优化工艺

说明书

本发明公开了一种二氧化碳吸收介质，制备方法包括以下步骤：(1)阴离子交换树脂依次浸泡在无水乙醇、饱和氯化钠和盐酸、草酸溶液；(2)阴离子交换树脂浸泡硝酸锰、硝酸铈溶液，调节pH至1～3，向溶液中加入双氧水，静置，过滤，洗涤，烘干，获得固相A；(3)固相A浸泡在氢氧化钠溶液中，静置，过滤，置于离子交换柱中，再加入1‑氨丙基‑3‑甲基咪唑溴盐的水溶液进行离子交换，获得溶液B；(4)向所述溶液B中依次加入甘氨酸、柠檬酸，搅拌，去除水相、甘氨酸、柠檬酸，即获得二氧化碳吸收介质。本发明的所述方法制备的二氧化碳吸收介质具有良好的稳定性，且二氧化碳吸收速度快，捕集率高，应用前景广阔。

技术领域

本发明属于环境治理技术领域，尤其涉及一种二氧化碳吸收介质及其优化工艺。

背景技术

大气中温室气体含量的不断增加，导致温室效应及全球气候变化，进而威胁人类的生存和发展。二氧化碳（CO₂）是空气中含量最多的温室气体，主要来源于煤、石油等化石燃料的燃烧。我国能源资源的特点是“多煤、少油、贫气”，这决定了煤炭是我国目前和未来相当长时间内的主要能源。据中华人民共和国生态环境部发布的《2018中国生态环境状况公报》，随着我国经济结构和能源结构转型，2018年煤炭消费量占我国能源消费总量的比重降低到59%，万元国内生产总值CO₂排放比2005年下降45.8%。但是，由于我国国内生产总值的快速增加，CO₂排放总量不断增长，节能减排仍然任重道远。长期以来，工业上常用的煤燃烧后烟气脱除CO₂的方法是利用30%(质量分数)醇胺水溶液作为吸收剂，但是这种吸收剂的再生能耗高。

离子液体（ionic liquid）是完全由离子组成且在100℃以下的温度范围内呈液态的有机盐。离子液体具有很多卓越的性质，例如：几乎没有蒸气压，不造成大气污染；具有很宽的液态温度范围，优异的热稳定和化学稳定性；对极性和非极性化合物均具有良好的溶解能力；导电能力强，电化学窗口宽；结构可设计性强，离子液体的性质可以在很大的范围内变化，可以根据需要设计出具有特定性能的离子液体。这些独特的性质，使离子液体在化学化工、能源、资源、环境、医药等领域受到广泛关注。

发明内容

本发明提供了一种二氧化碳吸收介质，其制备方法包括以下步骤：

(1) 配置盐酸、草酸溶液，常温下先将阴离子交换树脂依次浸泡在无水乙醇、饱和氯化钠溶液中各5min，然后再浸泡在所述盐酸、草酸溶液中20min以上，浸泡完成后用去离子水清洗2～3次，40℃以下烘干；

(2) 配置硝酸锰、硝酸铈溶液，将步骤(1)烘干后的阴离子交换树脂加入所述硝酸锰、硝酸铈溶液中，用稀盐酸调节溶液pH至1～3，然后搅拌溶液5h以上；再向溶液中加入双氧水，静置溶液20h以上；静置完成后过滤，固相用去离子水清洗2～3次，40℃以下烘干，获得固相A；

(3) 配置1-氨丙基-3-甲基咪唑溴盐的水溶液，将所述固相A浸泡在氢氧化钠溶液中，静置4h以上，然后固液分离，去离子水洗涤固相2～3次，洗涤后的固相置于离子交换柱中，再向离子交换柱中加入所述1-氨丙基-3-甲基咪唑溴盐的水溶液进行离子交换，获得溶液B；

(4) 向所述溶液B中依次加入甘氨酸、柠檬酸，常温下搅拌溶液18h以上，搅拌完成后蒸发去除水相，萃取去除残留的甘氨酸、柠檬酸，即获得所述二氧化碳吸收介质。

进一步地，所述二氧化碳吸收介质的制备方法经过优化处理，所述优化方法为：固相A用氢氧化钠溶液浸泡、洗涤后，与改性二氧化钛混合，混合物置于离子交换柱中进行离子交换反应，所述改性二氧化钛的制备方法为：

步骤一、将二氧化钛粉末过1000目筛网，收集过筛粉末，浸泡在氢氟酸溶液中搅拌3～5min，再固液分离，固相用去离子水洗涤2～3次，100～120℃烘干，获得固相C；