一種氨基乙酸功能性離子液體及其制備方法和應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種氨基乙酸功能性離子液體，其分子組成是1-羥乙基-3-甲基咪唑氨基乙酸，分子式為[C2OHmim][Gly]，結(jié)構(gòu)式如式I所示，其中，Gly－為NH2CH2COO－。本發(fā)明還公開了一種氨基乙酸功能性離子液體的制備方法，制備簡單，易于操作和實施。本發(fā)明氨基乙酸功能性離子液體可作為吸收劑，可用于捕集或分離氣體中的二氧化碳，該吸收劑不僅具有高效的CO2吸收能力，同時具有高的抗氧化、良好的穩(wěn)定性，且容易再生，能有效克服傳統(tǒng)有機(jī)胺及常規(guī)離子液體吸收CO2的缺陷，具有經(jīng)濟(jì)性、易于工業(yè)化的優(yōu)點。
【專利說明】一種氨基乙酸功能性離子液體及其制備方法和應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及二氧化碳捕集與分離的吸收劑領(lǐng)域，具體涉及一種氨基乙酸功能性離子液體及其制備方法和在捕集或分離二氧化碳中的應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]眾所周知，由溫室效應(yīng)導(dǎo)致的全球氣候變暖在近幾十年間不斷加劇，引發(fā)一系列環(huán)境問題產(chǎn)生，諸如冰川消融，海平面上升，干旱等等，嚴(yán)重威脅地球生物的生存及發(fā)展。而CO2作為最主要的溫室氣體之一，其控制與減排引起各界的關(guān)注。在1970年至2004年期間，全球CO2的排放量增加了 70%。而根據(jù)IPCC排放情景特別報告預(yù)估，若到2030年及以后，在全球混合能源結(jié)構(gòu)配置中化石燃料仍保持其主導(dǎo)地位，全球溫室氣體排放量在2000年至2030年期間則會增加25%~90%(C02當(dāng)量)，預(yù)估未來二十年將以每十年大約升高0.2V的速率變暖。因此，CO2排放的控制和減排刻不容緩。
[0003]近幾十年來，CO2的分離和捕集技術(shù)得到大量的研究，包括各種物理和化學(xué)處理方法，如溶劑吸收、變壓吸附、膜分離等。目前工業(yè)中已有的應(yīng)用是有機(jī)胺吸收法捕集煙氣中的CO2,該法利用CO2與有機(jī)胺發(fā)生可逆的化學(xué)反應(yīng)，吸收與解吸交替進(jìn)行，從而實現(xiàn)二氧化碳從煙氣中的分離回收；吸收溫度為30°c~60°C，并在100°C~140°C下再生。一乙醇胺(MEA)和二乙醇胺(DEA)溶液回收CO2法是有機(jī)胺法中研究最早、工業(yè)應(yīng)用最普遍的一類方法。MEA與CO2反應(yīng)，具有吸收迅速、吸收能力強(qiáng)的特點。但其缺點是MEA水溶液容易發(fā)泡、降解；再生能耗高，蒸 汽耗量大；腐蝕性較強(qiáng)；易被氧化等。雖然可以通過一些輔助的技術(shù)來緩解MEA法存在的問題，如向溶劑中加入抗氧化劑、防腐劑等，但都無法完全克服MEA法的缺陷，同時還會帶來新的問題。近年來氨基酸鹽引起研究的關(guān)注，因為其具有來源廣泛，環(huán)境污染性小，對CO2有良好的吸收能力等特點。但因為氨基酸鹽在吸收CO2過程中易沉降，且再生效率較低等特點制約這一吸收劑的應(yīng)用。
[0004]離子液體(ionic liquids, ILs)是完全由特定陽、陰離子構(gòu)成的在室溫或近于室溫下呈液態(tài)的物質(zhì)，是一種新型的溶劑。1999年Blanchard等(Blanchard, L.A.;Hancu, D.;Beckman, E.J.;Brennecke J.F.Green processing using ionic liquidsand CO2.Nature 1999，399:28-29.)研究發(fā)現(xiàn)離子液體幾乎不溶于CO2相，而CO2卻可大量溶解在離子液體中，且體積膨脹率很小；在較高的壓力和溫度下，離子液體和CO2又可維持氣液兩相平衡。這為CO2的固定吸收提供了新途徑。但常規(guī)的離子液體吸收CO2屬于物理吸收，吸收速率較慢。為解決這一缺點，研究人員依據(jù)離子液體的結(jié)構(gòu)可調(diào)性和CO2的酸性特點，設(shè)計合成了一系列具有一定特殊功能的離子液體，即功能性離子液體。在這類離子液體中，以合成含氨基的功能化離子液體居多，如氨基咪唑類、氨基胍類、乳酸鹽類、氨基酸類、季鹽類磺酸鹽類等離子液體。功能性離子液體具備有機(jī)胺與離子液體兩者的優(yōu)點，既具有有機(jī)胺高吸收速率、吸收容量的特點，又有離子液體低蒸汽壓，穩(wěn)定性良好等性質(zhì)。
[0005]總而言之，開發(fā)出環(huán)境友好、經(jīng)濟(jì)高效的新型吸收劑，是未來CO2捕集工藝研發(fā)的趨勢之一。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明提供了一種高效、穩(wěn)定性良好且解析容易的用于捕集或分離二氧化碳的氨基乙酸功能性離子液體。
[0007]這種氨基乙酸功能性離子液體，其分子組成是1-羥乙基-3-甲基咪唑氨基乙酸，分子式為[C2OHmim] [Gly]，結(jié)構(gòu)式如式I所示:
[0008]
【權(quán)利要求】
1.一種氨基乙酸功能性離子液體，其特征在于，其分子組成是1-羥乙基-3-甲基咪唑氨基乙酸,分子式為[C2OHmim] [Gly],結(jié)構(gòu)式如式I所示:

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氨基乙酸功能性離子液體的制備方法，其特征在于，包括步驟: 第一步，將N-甲基咪唑與2-氯乙醇在70~90°C反應(yīng)18~30小時，反應(yīng)后經(jīng)減壓蒸餾、冷卻結(jié)晶、洗滌以及干燥后得到氯化1-羥乙基-3-甲基咪唑； 第二步，將氯化1-羥乙基-3-甲基咪唑、氨基乙酸鈉以及去離子水混合，在O~40°C下反應(yīng)32~60小時，反應(yīng)后經(jīng)減壓蒸餾、萃取以及干燥后，得到氨基乙酸功能性離子液體。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的氨基乙酸功能性離子液體的制備方法，其特征在于，所述的第一步中，所述的N-甲基咪唑與2-氯乙醇的摩爾比為1:1~1:2。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的氨基乙酸功能性離子液體的制備方法，其特征在于，所述的第一步中，將N-甲基咪唑與2-氯乙醇在80°C反應(yīng)24小時。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的氨基乙酸功能性離子液體的制備方法，其特征在于，所述的第二步中，所述的氯化1-羥乙基-3-甲基咪唑與氨基乙酸鈉的摩爾比為1:1~1:2。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的氨基乙酸功能性離子液體的制備方法，其特征在于，所述的第二步中，在25°C下反應(yīng)48小時。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氨基乙酸功能`性離子液體在作為吸收劑捕集或分離氣體中的二氧化碳中的應(yīng)用。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的應(yīng)用，其特征在于，包括如下步驟: 將氣體通入含氨基乙酸功能性離子液體的吸收液中，得到吸收有二氧化碳的吸收液，捕集或分離出氣體中的二氧化碳。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的應(yīng)用，其特征在于，所述的氣體的溫度為30°C~60°C。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的應(yīng)用，其特征在于，吸收有二氧化碳的吸收液通過熱解析方法排出二氧化碳以及再生，所述的熱解析方法的溫度為100°c~140°C。
【文檔編號】C01B31/20GK103755639SQ201410004344
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2014年1月2日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月2日
【發(fā)明者】李偉, 呂碧洪, 夏銀峰, 李素靜 申請人:浙江大學(xué)