[发明专利]羧酸盐在捕集二氧化硫中的应用

说明书

本发明公开了羧酸盐在捕集二氧化硫中的应用。本发明羧酸盐应用于如下任一中：1)捕集二氧化硫；2)制备用于捕集二氧化硫的吸收剂；所述羧酸盐中羧酸阴离子为具有碳原子数大于6的碳链的支链羧酸根，阳离子为取代的季铵离子和/或取代的季磷离子。本发明采用羧酸盐对水稳定的可高效节能捕集二氧化硫的方法，包括如下步骤：将所述羧酸盐或所述羧酸盐的水溶液中通入含有二氧化硫的气体，使其吸收二氧化硫，得到从水中析出的羧酸盐与二氧化硫的结合物，实现所述羧酸盐对二氧化硫的捕集。本发明羧酸盐在高温和二氧化硫分压低压都能获得较高的二氧化硫捕集容量，且羧酸盐与二氧化硫的结合物对水稳定；对二氧化硫的吸收速度快。

技术领域

本发明涉及羧酸盐在捕集二氧化硫中的应用，属于气体分离领域。

背景技术

随着社会经济的发展，燃料的消耗量也不断上涨，同时产生了大量的二氧化硫。近年来，人们对环境的关注度越来越高，法律法规在二氧化硫排放上的限制也越来越严格。现在工业上烟道气的脱硫主要利用石灰石、生石灰和熟石灰来吸收二氧化硫，除消耗大量石灰石外，同时产生大量固体废弃物。另一方面，二氧化硫可以作为生产硫酸或硫磺的原料。二氧化硫的可逆吸收引起了科学界的广泛关注。

从中科院化学所首次利用乳酸胍离子液体进行二氧化硫的化学吸附以来(Angew.Chem.Int.Ed.2004，2415)，大量的研究者在此方面进行了研究(Ind.Eng.Chem.Res.2019,58,13804)。吴卫泽等的研究表明，与阴离子对应的酸的强弱影响离子液体对二氧化硫的吸收(J.Phys.Chem.B 2013,117,2482)。然而，离子液体粘度大，吸收二氧化硫所需时间长，不利于大规模的应用。

多位研究者考察了不同离子液体、低温熔融盐的水溶液对二氧化硫的吸收(J.ofHazardous Materials 2011,194,48；Chemical Engineering Journal 2013,215–216,36；Ind.Eng.Chem.Res.2014,53,15207；Energy Fuels 2017,31,4193；Energy Fuels 2019,33,8937；Ind.Eng.Chem.Res.2020,59,16786；Energy Fuels 2020,34,3440)。结果表明，水溶液粘度低，吸收二氧化硫的速度快，可在短时间内达到吸收平衡。由于吸水剂中二氧化硫的脱除需要在较高的温度下进行，水在脱除二氧化硫的过程中的持续蒸发，需要消耗大量热能，其实用性有待提高。在水溶液作为吸收剂，同时在吸收及脱附过程中保持低能耗的领域还是空白。

发明内容

本发明的目的是提供羧酸盐在捕集二氧化硫中的应用。本发明具有捕集量高、捕集效率高，对水稳定及温度普适性的优点，具有良好的应用前景。

本发明提供的羧酸盐在如下任一中的应用：

1)捕集二氧化硫；

2)制备用于捕集二氧化硫的吸收剂；

所述羧酸盐中羧酸阴离子为具有碳原子数大于6的碳链的羧酸根，阳离子为取代的季铵离子和/或取代的季磷离子。

上述的应用中，所述具有碳原子数大于6的碳链的羧酸根为2,2-二甲基己酸根、2-乙基己酸根、2-乙基庚酸根、2-丙基戊酸根和2-丙基己酸根中的至少一种。

本发明中，所述具有碳原子数大于6的碳链的羧酸根中碳链所含取代基团如无特殊说明均为直链。

上述的应用中，所述取代的季铵离子、所述取代的季磷离子的结构式分别如下式Ⅰ、Ⅱ所示：

式Ⅰ、Ⅱ中，n均为4～16的整数，且式Ⅰ、Ⅱ中取代基为相同或不同。

上述的应用中，所述式Ⅰ中，n为4～6的整数；具体地，式Ⅰ所示的所述取代的季铵离子为四正丁基铵和/或三正丁基正己基铵；