[发明专利]一种阴离子含有羧基和巯基两种官能团的功能化离子液体及其制备方法和用途

说明书

本发明公开了一种阴离子含有羧基和巯基两种官能团的功能化离子液体及其制备方法和用途，该功能性离子液体的阳离子为四烷基季铵阳离子、四烷基季膦盐阳离子和二烷基咪唑阳离子，阴离子为同时含巯基和羧酸官能团的有机酸阴离子，如巯基丁二酸阴离子和2‑巯基丙酸阴离子等。本发明的阴离子含巯基羧酸官能团的离子液体用于捕集硫化氢时，设备条件简单、较高的吸收容量和易解吸再生等，可适用于工业烟道气及工业废气的脱硫处理。

技术领域

本发明涉及一种阴离子含有羧基和巯基两种官能团的功能化离子液体及其制备方法和用途。

背景技术

硫化氢(H₂S)是一种剧毒腐蚀性气体，其主要来源于煤的低温焦化、含硫石油和天然气的开采、染料、制革等工业过程中。H₂S在化工方面主要用于制备硫磺，近年来硫磺的化工市场供不应求。天然气或合成气中常常含有少量H₂S组分，若能将这部分H₂S从气体中分离出来资源化利用，不仅能提高硫磺的原料供应，还能避免由于H₂S存在造成的生产设备和管道腐蚀问题。

工业用于吸收硫化氢的方法有很多，主要分为干法和湿法两大类。干法脱硫技术通常存在过程复杂、吸附量小、吸附剂难再生等缺点。目前多采用湿法脱硫技术，该法应用广泛，技术成熟，脱硫量相对较高，其中吸收剂以弱碱性溶液包括醇胺溶液、氨水等应用最为普遍。通常使用的醇胺有：单乙醇胺(MEA)、二甘醇胺(DGA)、二乙醇胺(DEA)、N-甲基二乙醇胺(MDEA)、二异丙醇胺(DIPA)等。但使用有机胺溶液也存在许多缺陷，如：有机胺易挥发，会产生挥发性有机化合物而污染环境；有机胺易降解变质，对设备腐蚀严重；解吸能耗高而回收率低等。

离子液体(Ionic Liquid,IL)是一种在常温下由阴阳离子组成的有机熔融盐类，其作为一种新型的绿色溶剂，具有诸多优点，如熔点低、液程范围宽、不挥发、热稳定性好、可设计性等。离子液体可以通过改变阴阳离子的结构来改变其物理、化学性质，通过设计特定性质的离子液体可用于H₂S气体的吸收，并且能克服传统脱硫技术的缺陷，可绿色高效吸收H₂S。

目前，有越来越多离子液体用于捕捉酸性气体(如二氧化碳，二氧化硫)的研究，而对于捕集H₂S的关注相对较少。中国专利CN101961598A报道了将烷基卤化铵等与己内酰铵按摩尔比为1：1～10混合生成的离子液体用于吸收硫化氢，但其吸收量较低。中国专利CN107115761A报道了一种碱性功能化离子液体与溶剂混合物做为吸收剂，虽然改善了离子液体对于H₂S的溶解度，但其会造成溶剂损失，不利于节约资源。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的第一个目的是提供一种阴离子同时含有羧基和巯基的功能化离子液体；

本发明的第二个目的是提供一种阴离子同时含有羧基和巯基的功能化离子液体的制备方法；

本发明的第三个目的是提供一种阴离子同时含有羧基和巯基的功能化离子液体的用途。

本发明中的离子液体阳离子为季铵、季膦和咪唑类，具有碱性，阴离子为有机羧酸且引入巯基基团，化学吸收和物理吸收作用捕捉H₂S。本发明提供的离子液体具有较低粘度、低热容、高H₂S吸收容量，是一种高效节能的H₂S吸收剂。

本发明的具体技术方案如下：

一种阴离子含有羧基和巯基的离子液体，其阳离子为四烷基季铵阳离子、四烷基季膦阳离子或N,N-二烷基咪唑阳离子；阴离子为含有巯基的有机羧酸阴离子。

优选的，所述离子液体中的阳离子结构选自式1-式3：