一種離子液體高效節(jié)能碳捕集的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種功能化離子液體高效節(jié)能碳捕集的方法，應(yīng)用于二氧化碳的化學(xué)捕集中，利用路易斯酸堿和C-H…O協(xié)同作用，來實(shí)現(xiàn)二氧化碳高容量、低能耗、可循環(huán)的捕集，為二氧化碳的工業(yè)捕集提供一種有潛力的方法。與傳統(tǒng)方法相比，本發(fā)明所采用的方法是十分新穎的，具有如下特性和有益效果：1）通過設(shè)計(jì)不同空間結(jié)構(gòu)的陰離子功能化離子液體，利用羰基與二氧化碳之間的路易斯酸堿和C-H…O協(xié)同作用大幅度提高了離子液體對二氧化碳的捕集量，最高達(dá)1.4摩爾/摩爾離子液體；2）由于引入了羰基的吸電子作用，使離子液體與二氧化碳的作用焓降低，使其脫附變得更容易。
【專利說明】一種離子液體高效節(jié)能碳捕集的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明主要涉及一種功能化離子液體高效節(jié)能碳捕集的方法，主要是設(shè)計(jì)合成不同結(jié)構(gòu)的陰離子功能化離子液體，應(yīng)用于二氧化碳的化學(xué)捕集中，利用路易斯酸堿和c-l...0協(xié)同作用，來實(shí)現(xiàn)二氧化碳高容量、低能耗、可循環(huán)的捕集，為二氧化碳的工業(yè)捕集提供一種有潛力的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]溫室二氧化碳的大量排放，影響生態(tài)、環(huán)境與人類健康。發(fā)展高效、經(jīng)濟(jì)、節(jié)能的碳捕集技術(shù)引起了國內(nèi)外研究者的廣泛關(guān)注。離子液體作為一種新型的綠色溶劑，具有低蒸汽壓、寬液程、高穩(wěn)定性、可設(shè)計(jì)性等優(yōu)點(diǎn)，為發(fā)展新型的碳捕集技術(shù)提供了機(jī)會。如何通過功能化離子液體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)二氧化碳高容量、低能耗的捕集，是目前離子液體碳捕集研究的關(guān)鍵和熱點(diǎn)問題。
[0003]目前，傳統(tǒng)的工業(yè)捕集二氧化碳的主要方法是醇胺水溶液吸收法，該方法具有原料成本低、吸收速度快、吸收容量大等優(yōu)點(diǎn)，但也存在一些局限性:如溶劑易揮發(fā)，設(shè)備易腐蝕，吸收劑易氧化，再生能耗高等，據(jù)統(tǒng)計(jì)，火力發(fā)電廠如果采用該方法進(jìn)行二氧化碳的捕集，需要消耗發(fā)電廠約30%的能量。近些年來，離子液體的獨(dú)特性質(zhì)，為發(fā)展新的二氧化碳捕集技術(shù)提供了許多機(jī)會。
[0004]許多研究者采用實(shí)驗(yàn)及理論方法研究了二氧化碳在不同常規(guī)離子液體中的溶解性，表明二氧化碳在常規(guī)離子液體中的溶解度在高壓下較大，但在常壓下很小，影響其實(shí)際應(yīng)用。相比較物理捕集而言，離子液體的化學(xué)捕集容量較大。Davis等首次提出采用陽離子含胺基的咪唑型離子液體來吸收二氧化碳，表明該離子液體在常壓下可吸收約0.5摩爾二氧化碳每摩爾離子液體。此后，許多研究者發(fā)展了其它含氨基的季磷型、咪唑型離子液體及含氨基酸陰離子、唑基陰離子和酚基陰離子的季磷型離子液體等。目前，在各種利用功能化離子液體捕集二氧化碳的方法中，普遍存在的主要問題是，吸收容量通常最高只有等摩爾，且捕集過程的吸收焓較大，能耗較高，脫吸不容易。需要發(fā)展一種碳捕集的新方法，使其二氧化碳吸收容量高(大于I摩爾二氧化碳每摩爾離子液體)且吸收焓低，從而實(shí)現(xiàn)二氧化碳高效、低能耗的吸收。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種利用路易斯酸堿和C-H…O協(xié)同作用來實(shí)現(xiàn)離子液體高容量低能耗碳捕集的新方法。
[0006]本發(fā)明提供的一種利用路易斯酸堿和C-H…O協(xié)同作用來實(shí)現(xiàn)離子液體高容量、低能耗碳捕集的方法，是以含羰基的陰離子功能化離子液體為吸收劑，來吸收二氧化碳?xì)怏w，實(shí)現(xiàn)二氧化碳高容量、低能耗的吸收。
[0007]本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的:
[0008]本發(fā)明是一種利用路易斯酸堿和C-H…O協(xié)同作用來實(shí)現(xiàn)離子液體高容量低能耗碳捕集的方法，以含羰基的陰離子功能化離子液體為吸收劑，來吸收二氧化碳?xì)怏w，吸收壓力為0.0OOl~0.2MPa，吸收溫度為20°C~100°C，吸收時(shí)間為0.1~3小時(shí)，吸收的二氧化碳是十分容易脫附的，脫附溫度在60~120°C，脫附時(shí)間在0.1~3小時(shí)。
[0009]作為進(jìn)一步地改進(jìn)，本發(fā)明所述的含羰基的陰離子功能化離子液體為十四烷基三己基磷醛基咪唑、十四烷基三己基磷乙?；溥颉⑹耐榛夯滓阴セ溥?、十四烷基三己基磷醛基三唑、十四烷基三己基磷對醛基苯酚、十四烷基三己基磷對乙酰基苯酚、十四烷基三己基磷對乙酯基苯酚、丙基三己基磷醛基咪唑、丙基三己基磷對醛基苯酚、丙基三己基磷對乙?；椒?、丙基三己基磷對乙酯基苯酚、丁基三己基磷醛基咪唑、丁基三己基磷對醛基苯酚、丁基三己基磷對乙酰苯酚、丁基三己基磷對乙酯基苯酚、乙基三丁基磷醛基咪唑、乙基三丁基磷對醛基苯酚、乙基三丁基磷對乙?；椒?、乙基三丁基磷對乙酯基苯酚、乙基甲基咪唑醛基咪唑、乙基甲基咪唑?qū)θ┗椒?、丁基甲基咪唑醛基咪唑、丁基甲基咪唑?qū)θ┗椒?、乙基吡啶醛基咪唑、乙基吡啶對醛基苯酚、乙基吡啶醛基三唑、三乙基丁基銨醛基咪唑或三乙基丁基銨對醛基苯酚中的一種。
[0010] 作為進(jìn)一步地改進(jìn)，本發(fā)明所述的含羰基的陰離子功能化離子液體為十四烷基三己基磷醛基咪唑。
[0011]作為進(jìn)一步地改進(jìn)，本發(fā)明所述的二氧化碳壓力在0.01到0.1MPa大氣壓之間。
[0012]作為進(jìn)一步地改進(jìn)，本發(fā)明所述的二氧化碳吸收溫度在30~。C 80°C之間。
[0013]作為進(jìn)一步地改進(jìn)，本發(fā)明所述的二氧化碳吸收時(shí)間在I~1.5小時(shí)之間。
[0014]作為進(jìn)一步地改進(jìn)，本發(fā)明所述的脫附溫度在70~90°C。
[0015]作為進(jìn)一步地改進(jìn)，本發(fā)明所述的脫附時(shí)間在0.4~I小時(shí)。
[0016]與傳統(tǒng)方法相比，本發(fā)明所采用的方法是十分新穎的，具有如下特性和有益效果:I)通過設(shè)計(jì)不同空間結(jié)構(gòu)的陰離子功能化離子液體，利用羰基與二氧化碳之間的路易斯酸堿和C-H…O協(xié)同作用大幅度提高了離子液體對二氧化碳的捕集量，最高達(dá)1.4摩爾/摩爾離子液體；2)由于引入了羰基的吸電子作用，使離子液體與二氧化碳的作用焓降低，使其脫附變得更容易。
【具體實(shí)施方式】
[0017]以下通過具體實(shí)施例對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步說明。
[0018]實(shí)施例1
[0019]在一內(nèi)徑為Icm的5ml玻璃容器中，加入離子液體十四烷基三己基磷醛基咪唑([P66614] [Im-4-CHO] ) 0.93g(0.016mol),然后緩慢通入二氧化碳?xì)怏w,流量 60ml/min,壓力
0.1MPa，控制吸收溫度為30°C，控制吸收時(shí)間為1.5小時(shí)，稱重表明該離子液體中二氧化碳的吸收容量為1.43摩爾/摩爾離子液體。該離子液體的吸收焓為_60kJ mol-1。
[0020]實(shí)施例2-7
[0021]類似于實(shí)施例1，控制二氧化碳?xì)怏w壓力為0.1MPa,吸收溫度30°C，改變離子液體的種類，二氧化碳吸收的結(jié)果如下表(表1):
[0022]表1不同離子液體種類對二氧化碳捕集的影響
【權(quán)利要求】
1.一種利用路易斯酸堿和C-H…O協(xié)同作用來實(shí)現(xiàn)離子液體高容量低能耗碳捕集的方法，其特征在于，以含羰基的陰離子功能化離子液體為吸收劑，來吸收二氧化碳?xì)怏w，吸收壓力為0.0OOl~0.2MPa，吸收溫度為20°C~100°C，吸收時(shí)間為0.1~3小時(shí)，吸收的二氧化碳是十分容易脫附的，脫附溫度在60~120°C，脫附時(shí)間在0.1~3小時(shí)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的含羰基的陰離子功能化離子液體為十四烷基三己基磷醛基咪唑、十四烷基三己基磷乙酰基咪唑、十四烷基三己基磷乙酯基咪唑、十四烷基三己基磷醛基三唑、十四烷基三己基磷對醛基苯酚、十四烷基三己基磷對乙?；椒印⑹耐榛夯讓σ阴セ椒?、丙基三己基磷醛基咪唑、丙基三己基磷對醛基苯酚、丙基三己基磷對乙?；椒印⒈夯讓σ阴セ椒?、丁基三己基磷醛基咪唑、丁基三己基磷對醛基苯酚、丁基三己基磷對乙酰苯酚、丁基三己基磷對乙酯基苯酚、乙基三丁基磷醛基咪唑、乙基三丁基磷對醛基苯酚、乙基三丁基磷對乙酰基苯酚、乙基三丁基磷對乙酯基苯酚、乙基甲基咪唑醛基咪唑、乙基甲基咪唑?qū)θ┗椒?、丁基甲基咪唑醛基咪唑、丁基甲基咪唑?qū)θ┗椒?、乙基吡啶醛基咪唑、乙基吡啶對醛基苯酚、乙基吡啶醛基三唑、三乙基丁基銨醛基咪唑或三乙基丁基銨對醛基苯酚中的一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述的含羰基的陰離子功能化離子液體為十四烷基三己基磷醛基咪唑。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的方法，其特征在于，所述的二氧化碳壓力在0.01到0.1MPa大氣壓之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的方法，其特征在于，所述的二氧化碳吸收溫度在30°C~80°C之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的方法，其特征在于，所述的二氧化碳吸收時(shí)間在I~1.5小時(shí)之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的方法，其特征在于，所述的脫附溫度在70~90°C。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的方法，其特征在于，所述的脫附時(shí)間在0.4~I小時(shí)。
【文檔編號】C01B31/20GK103752134SQ201410007867
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2014年1月8日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月8日
【發(fā)明者】王從敏, 丁芳, 羅小燕 申請人:浙江大學(xué)