一種吸收二氧化硫的離子液體及其制備方法和應用
【技術領域】
[0001]本發明涉及離子液體技術領域，具體涉及一種吸收二氧化硫的離子液體。
【背景技術】
[0002]煤、石油和天然氣等化工燃料的燃燒都會生成二氧化硫，氮氧化物、粉塵等污染物，其中以燃煤產出的污染最為嚴重。我國是一個產煤和用煤大國，大量煤炭的燃燒，直接威脅著我們賴以生存的環境。二氧化硫是煤炭燃燒所產生的首要污染物，也是目前大氣污染物中含量較大，影響面較廣的一種氣體污染物。含硫化合物的燃燒，不僅會嚴重影響人體健康，也是形成煙霧、酸性氣體以及酸雨的主要原因之一。
[0003]伴隨著我國改革開放所帶來的經濟快速發展，煤炭的消耗量也是與日倶增。目前，我國已成為SO2污染最為嚴重的國家之一。SO 2是一種酸性氣體，它對于環境的危害主要體現在酸雨對于環境的影響。酸雨不僅會破壞土地、森林、江河等生態系統，同時也會對人類的建筑、工業設施、文物古跡等造成不可彌補的危害。除此之外，當人體吸入一定量的S02i后，可誘發呼吸道疾病的產生，一些慢性病患者的病情也會迅速惡化，對人體的肝、腎臟等有嚴重損傷。因此，如何有效控制SO2氣體的排放已經迫在眉睫。目前，世界各國研究開發的煙氣脫硫技術多達200余種，但實際的商業應用卻非常少。在煙氣脫硫中始終存在一個難題就是吸收劑的選擇，所需的吸收劑既要有較好的吸收以及解吸效果，又能具有較好的氣體選擇性，同時還要保持良好的穩定性，使其能夠重復利用而不會降低脫硫效率。
[0004]所謂離子液體(1nic Liquid, IL)，是指在室溫附近溫度或低溫下呈液態、完全由離子構成的物質，又稱為室溫離子液體(Room Temperature 1nic Liquid)或室溫恪融鹽(Room Temperature Molten Salt)或有機離子液體。其最大特點在于幾乎沒有蒸汽壓，而且具有良好的化學穩定性和熱穩定性。除此之外，離子液體對于多種有機或無機氣體具有良好的溶解性能，而且差異較大，這表明離子液體作為一種環境友好型的綠色溶劑，在氣體的分離方面具有巨大的應用前景。
【發明內容】
[0005]本發明的目的在于，提供一種吸收二氧化硫的離子液體及其制備方法。
[0006]本發明為實現上述目的所采用的技術方案如下:
[0007]—種吸收二氧化硫的離子液體，該離子液體的陽離子為含氮類有機物質，陰離子為有機酸根。所述含氮類有機物質選自胍鹽類、醇胺類、咪唑類、吡啶類、四唑類、季銨鹽類、噻唑類、雙氰胺類物質中的一種或多種；所述有機酸根選自乳酸、酒石酸、檸檬酸、甲基磺酸、三氟乙酸、蘋果酸、草酸、乙酸中的一種或多種，即從所述一種或多種有機酸中獲得有機酸根。
[0008]優選地，所述離子液體為二甲雙胍乳酸鹽離子液體或四甲基胍酒石酸鹽離子液體或乙醇胺酒石酸鹽離子液體。
[0009]本發明還提供了所述的離子液體的制備方法，該方法為:將所述含氮類有機物質和有機酸在室溫、有溶劑或者無溶劑條件下攪拌進行反應，反應完成后進行純化得到所述離子液體。
[0010]優選地，所述溶劑選自甲醇、乙醇、二氯甲烷、乙腈、四氫呋喃、乙酸乙酯或水。進一步優選為乙酸乙酯、乙醇或水。
[0011 ] 優選地，所述含氮類有機物質和所述有機酸的摩爾比小于或等于4:1。
[0012]優選地，反應過程中控制反應溫度為-10?25°C，反應時間I?48h ;純化溫度O?150°C。進一步優選地，反應過程中控制反應溫度為O?10°C，反應時間2?4h ;純化溫度40?60°C。控制反應溫度在一定范圍內，一方面避免了反應過程中因劇烈放熱而造成液體飛濺以及副產物的生成，另一方面也避免了溫度過低而造成反應過程中黏度過大。控制純化溫度是為了防止離子液體的分解，并能夠有效除去離子液體中殘留的溶劑，純化溫度優選為40?60°C。
[0013]本發明還提供了所述的離子液體在制備二氧化硫吸收劑中的應用。
[0014]優選地，所述離子液體在制備二氧化硫吸收劑時，所述離子液體在二氧化硫吸收劑中的質量分數為40 %?50 %。
[0015]進一步地，所述離子液體制備吸收劑時，可加入質量分數為10%?90%的水。所制備的吸收劑在室溫下一般為液體，少量為固體，可以在室溫或者相對較高的溫度下高效吸收S02，吸收溫度范圍為O?130°C。優選地，吸收溫度為40?90°C。該吸收劑可以在0.01?5h、溫度為40?90°C下快速達到吸收平衡，吸收量隨著吸收劑中離子液體量的增加而增加，部分吸收劑的SO2吸收量最高能達到質量比1.5g SO 2/g IL，所述IL為離子液體的縮寫。該吸收劑可以在吸收飽和后通過加熱、減壓等方式對吸收的302進行解吸，解吸溫度為100?160°C，解吸時間為0.1?3h，解吸率>99.9%,解析后的吸收劑仍然能夠多次循環利用，并且不降低吸收效率。
[0016]與現有技術相比，本發明的有益效果如下:
[0017]1，本發明的離子液體制備成吸收劑后，吸收劑穩定性好，有利于在高溫下吸收煙氣中的SO2，避免了因離子液體分解所導致的吸收劑失活。制備的吸收劑在常溫常壓下對302具有非常高的的吸收量，即使在高溫條件下，依然具有良好的吸收效果，優于現有的離子液體吸收劑的吸收量。該吸收劑的循環使用性非常好，通過多次循環使用后，仍能保持原來的SO2吸收效率。
[0018]2，本發明的離子液體制備成吸收劑時可以加入水，吸收劑中存在的水分，不僅不影響離子液體的穩定性和對SO2的吸收效率，而且可以有效降低離子液體的黏度。制備的吸收劑吸收302后可以通過簡單的加熱或減壓方式將吸收的SO 2排放出來，對SO 2進行收集后得到高純度的SO2，從而為SO2的進一步利用打下了堅實的基礎。
[0019]3，本發明的制備方法簡單，反應條件溫和，原料便宜易得，產物性能穩定；制備的吸收劑單位質量的SO2K收量高，部分吸收劑的SO2K收最高能達到質量比1.5g S02/g IL,并且在較高溫度下仍能保持良好的吸收效果。通過往吸收劑中加入一定量的水分，可以有效降低吸收過程中離子液體的黏度，并且不影響傳輸性能和吸收效率。相比于之前以有機陽離子和無機陰離子為主體的離子液體，本發明所提供的離子液體對SO2的吸收效果更好，選擇性更高。
【具體實施方式】
[0020]以下通過具