一種吸收SO₂氣體的離子液體的制備及應用的制作方法

專利名稱：一種吸收SO₂氣體的離子液體的制備及應用的制作方法
技術領域：
本發明屬于化工領域，具體涉及一種吸收SO2氣體的離子液體的制備及其在吸收SO2氣體中的應用。
背景技術：
大氣污染是人類面臨的主要環境問題之一，其中以SO2污染對環境影響最大。SO2多存在于工業廢氣中，它的排放不僅會造成環境污染，還會形成酸雨，給人類帶來經濟損失，甚至影響到人類健康。目前，工業廢氣脫硫的方法主要分為干法和濕法。其中干法是采用流化床脫硫，采用該工藝脫硫效率相對濕法較低，不適用于含硫率高的工業廢氣脫硫，而且對運行控制要求較高。利用離子液體作為一種新型的SO2吸收劑，具有化學性質穩定、溶解性強、無臭無味、無污染、不易燃、易分離、易回收、可循環使用等優點，被認為是繼水和超臨界二氧化碳后的又一大類綠色溶劑，所以用離子液體作為吸收SO2氣體的吸收劑具有十分廣闊的應用前景。但現在研究的很多離子液體對SO2氣體的吸收率較低，且具有合成的成本高，生產過程長等缺點。

發明內容
本發明要解決的技術問題是提供一種吸收SO2氣體的離子液體的制備及其在吸收SO2氣體中的應用。該離子液體具有吸收SO2氣體效率高、成本低、無二次污染、可循環利用、降低環境污染等特點，適合工業化生產，具有很好的經濟效益和社會效益。一種吸收SO2氣體的離子液體的制備及應用，具體步驟如下。a.將氯化鋁、氯化鋅、氯化鋰、硫酸鋁、硫酸鋅、硫酸鋰、硝酸鋁、硝酸鋅或硝酸鋰的一種與尿素、丙酰胺、丁酰胺、己內酰胺、N，N-二甲基甲酰胺或N，N-二甲基乙酰胺的一種或二種按摩爾比1: f 10或1:0. 5 3: r7均勻混合，在7(Tl50°C下反應f 10小時，然后將所得溶液在4(T60°C真空干燥I飛小時，得到室溫下呈液態的離子液體。b.將該離子液體放置于吸收器中，在溫度為2(noo°c條件下，將SO2氣體通入該離子液體中，離子液體吸收SO2氣體的壓強為常壓或負壓。離子液體吸收的SO2氣體為純SO2氣體，或者為含有SO2的混合氣體或煙道氣體。c.本發明的離子液體既可以作為單一液體形式或者與其他離子液體或溶劑混合來吸收SO2氣體，又可以負載在其他載體上吸收SO2氣體，本發明所述的SO2氣體為任意濃度的SO2氣體。
具體實施例方式下面結合具體實施例對本發明做進一步說明。實施例1
稱取0. 5mol己內酰胺和0. 2mol硫酸鋅，將己內酰胺加入反應器中，打開攪拌器進行攪拌，加入硫酸鋅，在90°C下反應2h，然后將所得液體于真空干燥箱中50°C干燥lh，得到無色透明的離子液體。將所得的己內酰胺-硫酸鋅離子液體放置于吸收器中，吸收器中放置攪拌器，25°C恒溫lOmL/min的速度向吸收器中通入SO2氣體，吸收尾氣出口通入20%氫氧化鈉溶液中，吸收SO2尾氣，每隔0. 5h稱量吸收器的重量，直至恒重，平衡后，SO2在離子液體中的摩爾分率為0. 75。SO2摩爾分率是指SO2的摩爾數在SO2和離子液體全部組分摩爾數所占的比例。實施例2
稱取0. 7mol丙酰胺和0. 3mol硝酸鋅，將丙酰胺加入反應器中，打開攪拌器進行攪拌，加入硝酸鋅，在95°C下反應2h，然后將所得液體于真空干燥箱中60°C干燥2h，得到無色透明的尚子液體。將所得的丙酰胺-硝酸鋅離子液體放置于吸收器中，吸收器中放置攪拌器，25°C恒溫10mL/min的速度向吸收器中通入SO2氣體，吸收尾氣出口通入20%氫氧化鈉溶液中，吸收SO2尾氣，每隔0. 5h稱量吸收器的重量，直至恒重，平衡后，SO2在離子液體中的摩爾分率為0. 65。實施例3
稱取0. 3mol己內酰胺和0.1mol氯化鋰，將己內酰胺加入反應器中，打開攪拌器進行攪拌，加入氯化鋰，在75°C下反應2h，然后將所得液體于真空干燥箱中50°C干燥4h，得到無色透明的離子液體。將所得的己內酰胺-氯化鋰離子液體放置于吸收器中，吸收器中放置攪拌器，25°C恒溫lOmL/min的速度向吸收器中通入SO2氣體，吸收尾氣出口通入20%氫氧化鈉溶液中，吸收SO2尾氣，每隔0. 5h稱量吸收器的重量，直至恒重，平衡后，SO2在離子液體中的摩爾分率為0. 82。實施例4
稱取0. 5mol丙酰胺和0.1mol硝酸鋰，將丙酰胺加入反應器中，打開攪拌器進行攪拌，加入硝酸鋰，在85°C下反應lh，然后將所得液體于真空干燥箱中60°C干燥2h，得到無色透明的離子液體。將所得的丙酰胺-硝酸鋰離子液體放置于吸收器中，吸收器中放置攪拌器，25°C恒溫10mL/min的速度向吸收器中通入SO2氣體，吸收尾氣出口通入20%氫氧化鈉溶液中，吸收SO2尾氣，每隔0. 5h稱量吸收器的重量，直至恒重，平衡后，SO2在離子液體中的摩爾分率為0. 72。實施例5
稱取0. 6mol己內酰胺和0.1mol氯化鋁，將己內酰胺加入反應器中，打開攪拌器進行攪拌，加入氯化鋁，在80°C下反應4h，然后將所得液體于真空干燥箱中40°C干燥5h，得到無色透明的離子液體。將所得的己內酰胺-氯化鋁離子液體放置于吸收器中，吸收器中放置攪拌器，25°C恒溫lOmL/min的速度向吸收器中通入SO2氣體，吸收尾氣出口通入20%氫氧化鈉溶液中，吸收SO2尾氣，每隔0. 5h稱量吸收器的重量，直至恒重，平衡后，SO2在離子液體中的摩爾分率為0. 57。
實施例6
稱取0.2mol N，N-二甲基甲酰胺、0.1mol尿素和0.1mol氯化鋅，將N，N-二甲基甲酰胺和尿素加入反應器中，打開攪拌器進行攪拌，加入氯化鋅，在90°C下反應lh，然后將所得液體于真空干燥箱中60°C干燥4h，得到無色透明的離子液體。將所得的N，N- 二甲基甲酰胺-尿素-氯化鋅離子液體放置于吸收器中，吸收器中放置攪拌器，25°C恒溫lOmL/min的速度向吸收器中通入SO2氣體，吸收尾氣出口通入20%氫氧化鈉溶液中，吸收SO2尾氣，每隔0. 5h稱量吸收器的重量，直至恒重，平衡后，SO2在離子液體中的摩爾分率為0. 52。上述描述僅作為本發明可實施的技術方案提出，凡依據本發明的技術方案實質內容對以上實施例所做的任何簡單修改、等同變換與替換等，均屬于本發明的保護范圍。
權利要求
1.一種吸收SO2氣體的離子液體的制備及應用，其特征在于:該離子液體由將氯化鋁、氯化鋅、氯化鋰、硫酸鋁、硫酸鋅、硫酸鋰、硝酸鋁、硝酸鋅或硝酸鋰的一種與尿素、丙酰胺、丁酰胺、己內酰胺、N，N-二甲基甲酰胺或二甲基乙酰胺的一種或兩種為原料制備而成。
2.根據權利要求1，其特征在于:將氯化鋁、氯化鋅、氯化鋰、硫酸鋁、硫酸鋅、硫酸鋰、硝酸鋁、硝酸鋅或硝酸鋰的一種與尿素、丙酰胺、丁酰胺、己內酰胺、N，N-二甲基甲酰胺或N，N-二甲基乙酰胺的一種或兩種，摩爾比分別為1:廣10 ；1:0.5 3:廣7。
3.根據權利要求1所述的離子液體的制備，其特征在于:反應溫度為7(T150°C，反應時間1 10小時，然后真空干燥，真空度為一 600.325kPa 一 100.0OOkPa，干燥溫度為4(T80°C，干燥時間為I 5小時。
4.根據權利要求1所述的離子液體，其特征在于:25°C時為液態。
5.根據權利要求1所述的離子液體的應用，其特征在于:離子液體吸收SO2氣體為純SO2氣體，或者為含有SO2的混合氣體或煙道氣體。
6.根據權利要求1所述的離子液體的應用，其特征在于:離子液體吸收SO2氣體溫度為2(Tl00°C，吸收壓力為一600.325kPa 101.325kPa。
7.根據權利要求1所述的離子液體的應用，其特征在于:S02氣體為任意濃度的SO2氣體。
8.根據權利要求1所述的離子液體，其特征在于:該離子液體可以作為單一液體形式使用，又可以兩種以上離子液體以任意比例混合來吸收SO2氣體。
9.根據權利要求1 所述的離子液體，其特征在于:該離子液體可以負載在其他固體載體上吸收SO2氣體。
全文摘要
本發明提供一種吸收SO2氣體的離子液體的制備方法及其在吸收SO2氣體中的應用。該離子液體的制備將氯化鋁、氯化鋅、氯化鋰、硫酸鋁、硫酸鋅、硫酸鋰、硝酸鋁、硝酸鋅或硝酸鋰的一種與尿素、丙酰胺、丁酰胺、己內酰胺、N,N-二甲基甲酰胺或N,N-二甲基乙酰胺的一種或兩種按摩爾比1:1~10或1:0.5~3:1~7均勻混合，在70~150℃下反應1~10小時，然后將所得溶液在40~60℃真空干燥1~5小時，得到離子液體。該離子液體主要用于對SO2氣體的快速高效吸收。采用本發明提供的離子液體作為SO2氣體吸收劑，對吸收SO2氣體所需的設備要求簡單、操作條件溫和、吸收效率高、成本低、可循環利用、無廢液廢水排放等問題，適合工業化生產，符合當今社會綠色化學發展要求，具有很好的經濟效益和社會效益。
文檔編號B01D53/14GK103071367SQ20131003348
公開日2013年5月1日 申請日期2013年1月29日 優先權日2013年1月29日
發明者王娟, 賈鵬飛, 張星辰, 張梓航, 萇美燕, 張芳, 司海燕 申請人:石家莊學院