负载[APMIm][Br]离子液体吸收CO2的性能

1-氨丙基-3-甲基咪唑溴盐（[APMIm][Br]）离子液体通过化学反应捕集CO₂。采用浸渍-蒸发将[APMIm][Br]离子液体负载在硅胶表面,通过比表面孔隙吸附测定仪、热重分析仪（TGA）对吸收剂的结构与性能进行研究,负载量为10%～50%,温度为303.15～323.15 K,CO₂浓度分别为10%、30%、50%。结果表明：硅胶表面的离子液体薄膜厚度达到86 nm（负载40%）时,具有最快的吸收速率,且受CO₂浓度和温度变化的影响较小,平衡吸收量在50% CO₂体系中达到理论吸收量的80%,随着温度的升高而降低,当负载量为50%时,膜厚增加到230 nm,导致吸收速率和平衡吸收量大幅度下降。值得注意的是：负载离子液体吸收剂在循环使用3次之后,结构与性能均保持不变,表现出一定的工业运用前景。     

功能离子液体水溶液吸收CO_2的研究

采用自制的功能离子液体1-2-胺乙基丁基咪唑溴盐([NH2ebim]Br)、1-2-胺乙基甲基咪唑溴盐([NH2emim]Br)的水溶液作为吸收剂,进行吸收CO2的研究。考察了不同浓度的功能离子液体水溶液吸收CO2的吸收速率,温度对CO2的吸收速率的影响,不同功能离子液体水溶液对吸收速率的影响,以及吸收剂的再生效率,并探讨了功能离子液体水溶液吸收CO2的机理。结果表明,功能离子液体水溶液实现了对CO2的化学吸收,吸收速率随着功能离子液体浓度和温度的增加而增加,而功能离子液体阳离子碳链长短对水溶液吸收CO2的速率影响不显著。实验中每摩尔功能离子液体吸收的CO2大于0.5 mol,其反应机理被提出。     

功能离子液体水溶液吸收CO_2的研究

采用自制的功能离子液体1-2-胺乙基丁基咪唑溴盐([NH2ebim]Br)、1-2-胺乙基甲基咪唑溴盐([NH2emim]Br)的水溶液作为吸收剂,进行吸收CO2的研究。考察了不同浓度的功能离子液体水溶液吸收CO2的吸收速率,温度对CO2的吸收速率的影响,不同功能离子液体水溶液对吸收速率的影响,以及吸收剂的再生效率,并探讨了功能离子液体水溶液吸收CO2的机理。结果表明,功能离子液体水溶液实现了对CO2的化学吸收,吸收速率随着功能离子液体浓度和温度的增加而增加,而功能离子液体阳离子碳链长短对水溶液吸收CO2的速率影响不显著。实验中每摩尔功能离子液体吸收的CO2大于0.5 mol,其反应机理被提出。     

1-氨丙基-3-甲基咪唑溴盐水溶液的汽液相平衡

1-氨丙基-3-甲基咪唑溴盐([APMIm][Br])是一种对CO₂有良好吸收性能的功能型离子液体,在工业中可采用水溶液来实现高效能的吸收和解吸循环过程,因此对其水溶液特性的研究至关重要。对[APMIm][Br]水溶液在中低温度下的汽液相平衡进行了测量,获得可靠的实验数据,从而揭示其水溶液特性。实验温度范围为278.15～348.15 K,[APMIm][Br]在水溶液中质量分数分别为10.0%、20.3%、29.5%、40.0%、57.5%、75.3%、84.0%、88.9%、90.9%。考虑了低温下离子液体分子在水溶液中的强缔合特性,采用带缔合惰化因子的离子液体水溶液活度模型对实验数据进行了拟合,实验值与计算结果符合很好,平均相对误差为2.15%。     

氨基酸离子液体-MDEA混合水溶液的CO_2吸收性能

为改善N-甲基二乙醇胺(MDEA)水溶液对CO2气体的吸收性能,选择了四甲基铵甘氨酸([N1111][Gly])、四乙基铵甘氨酸([N2222][Gly])、四甲基铵赖氨酸([N1111][Lys])、四乙基铵赖氨酸([N2222][Lys])4种功能性离子液体作为活化剂与其复配组成新型CO2吸收剂。用恒定容积法考察了总质量分数为30%的混合溶液吸收CO2的性能,分析了离子液体在水溶液中与MDEA通过质子传递相互促进吸收CO2的机理。实验结果显示离子液体能够显著提高MDEA水溶液吸收CO2的速率,且吸收速率随着添加量的增加而提高。在本文所用的几种混合吸收剂中,阴离子为赖氨酸的离子液体混合吸收剂具有较高的吸收负荷;而[N1111][Gly]-MDEA混合溶液对CO2的初期吸收速率最快,同时[N1111][Gly]-MDEA混合吸收剂的再生效率高于其他离子液体混合吸收剂,达到98%。     

离子液体1-氨丙基-3-甲基咪唑溴盐对CO_2吸收的应用研究

利用静态吸收法研究了体系温度、初始压强和离子液体质量分数对亲水性离子液体1-氨丙基-3-甲基咪唑溴盐[1-NH2-C3mim][Br]吸收CO2的影响。优化的吸收工艺条件为:离子液体的质量分数50%,体系温度303.15 K,体系初始压强为165.64 kPa。同时,文中摸索了吸收剂的"两段式"真空再生条件,第1段再生温度321.15 K,30min,第2段再生温度343.15 K,10 min,结果表明:该离子液体吸收CO2吸收效果良好,并且再生后的离子液体,吸收性能稳定不变,可反复使用。     

离子液体[BMIM]OH对SO_2的吸收性能

为了开发可以循环利用、绿色化的环境友好型脱硫剂,以离子液体[BMIM]OH为吸收剂,研究了其对气体SO_2的溶解性能,考察了温度对吸收过程、解吸过程的影响,以及纯离子液体和负载硅胶后的离子液体的循环吸收能力。研究结果表明,在0.1 MPa,25℃时的平衡吸收量达每1 mol ILs吸收1.84 mol SO_2,溶解量随温度的升高而减少。吸收后的[BMIM]OH可以通过加热的方式进行解吸,6次循环实验的平均解吸率达到了99.3%,平均每1 mol的离子液体能够解吸出1.47 mol SO_2。采用硅胶负载后的离子液体仍表现出良好的循环吸收和解吸能力,4次循环的平均解吸率为96.6%。[BMIM]OH有望应用于工业过程中SO_2的分离与回收。     

硅胶固载咪唑离子液体的制备及二氧化碳吸附性能

分别采用浸渍法和溶胶-凝胶法将1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸离子液体固载在A型和B型硅胶上,并对硅胶固载离子液体样品进行了FTIR、SEM、元素分析和CO2吸附表征。研究了负载方法、离子液体负载量、孔径分布等对CO2吸附性能的影响。结果表明:采用溶胶-凝胶法固载的离子液体负载量远远大于浸渍法的;制备的吸附剂均具有发达的微孔结构,且在0.4～0.8 nm有连续的分布;浸渍法制备的硅胶固载离子液体的CO2吸附性能较优,在273 K、0.1 MPa时,A型硅胶浸渍离子液体和乙醇混合液样品的CO2吸附量达1.92%。     

1-丁基-3-甲基咪唑离子液体浸渍硅胶吸附CO2的研究

采用浸渍法将1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸([BMIM]BF4)和1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸([BMIM]PF6)离子液体负载在A型硅胶上,并对负载样品进行了FTIR和CO2吸附表征.研究了不同阴离子种类、离子液体负载量、孔径分布等对CO2吸附性能的影响.结果表明:浸渍法制备的硅胶固载离子液体具有发达的微孔结构,且在0.4 ～ 0.8 nm有连续的分布;对于硅胶负载[BMIM]PF6,离子液体用量对CO2吸附能力的影响并不十分显著;硅胶负载[BMIM]PF6比[BMIM]BF4具有更好的CO2吸附性能,在273 K、0.1 MPa时,浸渍[BMIM]PF6样品的CO2吸附量达到3.68wt％.     

四氢呋喃对离子液体水溶液二氧化碳水合物生成特性影响

为改善离子液体1-胺丙基-3-甲基咪唑溴([APMIm][Br])水溶液CO_2水合物的生成特性,加入四氢呋喃(THF)形成复配溶液体系,研究复配体系中吸收CO_2同时生成水合物的特性。建立可视化高压反应釜,在273.15—288.15 K、0.5—3.5 MPa条件下,测试了不同浓度的[APMIm][Br]和THF体系中水合物-溶液-CO_2气体三相相平衡数据。实验结果表明:离子液体会抑制CO_2水合物生成,而THF能有效促进离子液体水溶液CO_2水合物的生成,水合物生成压力可大幅降低。基于离子液体水溶液缔合特性的活度系数模型理论和气体水合物的Van der Waals-Platteeuw模型理论,对复配溶液中CO_2气体水合物的相平衡进行了计算,与实验值相比,平均相对误差为1.84%。复配溶液对低压二氧化碳表现出良好的溶液吸收和气体水合物生成双效捕获能力。     

离子型溶剂([Bmim]Cl+MEA+H_2O)密度、黏度测定及吸收CO_2性能研究

制备了离子型溶剂(MEA+[Bmim][Cl]+H2O),测定了该离子型溶剂的密度、黏度随温度和离子液体浓度的变化规律,并分别通过二次多项式方程和阿伦尼乌斯方程对密度、黏度数据进行关联。初步探讨了离子型溶剂吸收CO2的性能,并与传统吸收剂(30%MEA+70%H2O)进行对比。结果表明,当1-丁基-3-甲基咪唑氯盐([Bmim][Cl])的浓度小于10%时,CO2的吸收量变化较小;此外通过二次多项式对CO2在离子型溶剂中的溶解度数据进行关联,所得计算值与实验值的相对偏差不超过3%,关联结果较好。该研究结果为下一步探讨离子型溶剂捕集CO2的能耗提供了基础数据。     

[aP4443][Gly]-H2O两元体系物性测定及CO2吸收性能

采用两步法合成了双氨基功能化季鏻类离子液体3-丙胺基-三丁基鏻甘氨酸盐([aP4443][Gly])、3-丙氨基-三丁基鏻丙氨酸盐([aP4443][Ala])和3-丙氨基-三丁基鏻缬氨酸盐([aP4443][Val]),研究了[aP4443][Gly]与水构成的两元体系的粘度和电导率的变化. 结果表明,在298.15~343.15 K温度范围内,随阴离子烷基链增长离子液体粘度增大、电导率减小;随温度升高、含水量增加,[aP4443][Gly]-H2O两元体系的粘度减小、电导率增大. CO2吸收实验表明,添加水后离子液体[aP4443][Gly]对CO2的吸收速率均提高;当水摩尔分数小于0.50时,饱和吸收量增大;当水摩尔分数从0.50增大到0.75时,饱和吸收量减小,说明添加适量水可大幅改善[aP4443][Gly]吸收CO2的行为.     

离子液体-水复配吸收剂捕获CO2性能

基于绿色合成方法制备出亲水性离子液体(ILs)[NH₂-C₃mim][Br],从有效降低CO₂吸收-解吸操作成本出发,采用ILs-H₂O复配吸收剂,开展了常温加压CO₂吸收及吸收剂常温减压解吸再生实验。结果表明,比CO₂吸收量(基于复配吸收剂或离子液体组分)随复配吸收剂中ILs组分浓度而变;吸收初期,CO₂吸收速率随吸收剂配比变化显著;以CO₂高吸收率和吸收剂低成本为目标,优选出新型水基复配吸收剂(离子液体与水质量比为1.38:1)。分别以水基离子溶液、改良热钾碱液和活化复配醇胺液为吸收剂,在自行搭建的超重力场强化吸收-连续逆流接触(加热或减压)解吸再生台架实验装置上进行了CO₂捕获与吸收剂再生连续化实验。结果表明,在超重力场作用下,改良热钾碱液和活化复配醇胺液对CO₂有较好的捕获,吸收率分别在98%、96%和90%以上,3种吸收剂经加热或减压解吸再生后均可循环回用,水基离子溶液吸收剂在常温减压下解吸更具有实际可操作性。     

分子筛SBA-15负载离子液体[P66614][Triz]脱除氢烷气中CO2

以高效吸收CO₂的离子液体（IL）[P₆₆₆₁₄][Triz]作为吸收剂,通过浸渍法负载到两种不同孔径的介孔分子筛SBA-15上,用于脱除生物氢烷气中CO₂,并利用N₂吸附仪、扫描电子显微镜（SEM）和高倍透射电子显微镜（HRTEM）对负载材料进行了表征分析。混合吸收剂SBA-15（4.3 nm）-50%[Triz]的吸收容量和吸收速率比SBA-15（6.6 nm）-50%[Triz]的分别提高了12.4%和95.1%,这是由于SBA-15（4.3 nm）的孔道长度更短,避免了填充在孔道内的[P₆₆₆₁₄][Triz]在反应过程中接触不到CO₂,从而比SBA-15（6.6 nm）-50%[Triz]有更多IL反应活性点参与反应。还研究了不同氢烷气速率下SBA-15（4.3 nm）-50%[Triz]对CO₂的吸收并与2种吸附动力学模型相拟合,结果表明SBA-15（4.3 nm）-50%[Triz]对CO₂的吸收更符合准二级吸附动力学模型,表明吸附过程受化学吸附机理的控制,验证了[P₆₆₆₁₄][Triz]是通过化学反应脱除CO₂。     

CaO/FA吸收剂高温吸收CO2及穿透特性

利用完全煅烧后的CaO和粉煤灰（Fly Ash）为材料制备了CaO/FA吸收剂。在350~650℃温度范围内对其碳酸化反应特性进行了研究。考察了不同质量比的CaO/FA吸收剂吸收CO2的性能。利用XRD、N2吸附等表征手段对吸收剂反应前后产物进行了表征。结果表明：通过水合反应过程,吸收剂比表面积增大,孔径在5~40nm范围内属于中孔,有利于减小CO2向颗粒内部的扩散阻力。CaO/FA吸收剂CO2吸收量随温度的升高而增加。当CaO与粉煤灰的质量比为3:1时制备的吸收剂具有最好的CO2吸收能力,在650℃时其最大CO2吸收量达到了227.13mg/g。通过多次循环试验后,吸附剂仍保持较高的CO2吸收量与稳定吸收性能。失活模型可以很好地预测CaO/FA吸收剂吸收CO2的过程,并得到了理想的吸收速率常数和失活速率常数。     

超强碱离子液体-有机胺-水复配溶剂高效CO2捕集

CO₂捕集是实现碳减排的重要技术之一。其中，化学吸收法是一种有效的、适用于低CO₂分压的CO₂捕集技术。开发出一种高效、低能耗、环保的吸收剂是该领域的研究难点和热点。离子液体(ILs)作为一类绿色溶剂，在CO₂捕集中具有结构可调节、反应速率快、吸收量高等优势，但存在黏度大、价格昂贵等问题，本工作提出将超强碱离子液体1,8-二氮杂二环[5,4,0]十一碳-7-烯咪唑([HDBU][Im])与单乙醇胺(MEA)复配得到离子液体复配溶剂，来提高吸收剂的CO₂吸收量并降低吸收CO₂后溶剂的黏度。研究了离子液体浓度、吸收温度、CO₂分压等对离子液体复配溶剂捕集CO₂性能的影响，测定了离子液体复配溶剂在不同CO₂负荷下的密度和黏度等物性。结果表明，30wt%MEA+10wt%[HDBU][Im]具有较好的吸收能力，在40℃下，CO₂吸收量达到0.1453 g CO₂     

多活性位点季鏻盐型功能化离子液体的二氧化碳捕集行为

采用两步法合成了三种季鏻盐型功能化离子液体[a P4443][AA]([AA]=[Triz]、[2-Op]、[2-Np]),考察了温度、CO_2浓度和烟气组分(水分、氧气)对离子液体吸收CO_2性能的影响。结果表明,在30℃、常压条件下,三种离子液体都具有较高的CO_2捕集能力,[a P4443][Triz]、[a P4443][2-Op]和[a P4443][2-Np]对纯CO_2的吸收量分别为1. 32,1. 57,1. 88 mol CO_2/mol ILs。温度升高和CO_2浓度降低均不利于CO_2吸收;烟气其他组分影响离子液体对CO_2的吸收性能,9%H2O/CO_2,5%O2/CO_2和9%H2O/5%O2/CO_2时,CO_2的饱和吸收量比纯CO_2分别降低了10. 2%,2. 5%和16. 7%。     

多活性位点季鏻盐型功能化离子液体的二氧化碳捕集行为

采用两步法合成了三种季鏻盐型功能化离子液体[a P4443][AA]([AA]=[Triz]、[2-Op]、[2-Np]),考察了温度、CO_2浓度和烟气组分(水分、氧气)对离子液体吸收CO_2性能的影响。结果表明,在30℃、常压条件下,三种离子液体都具有较高的CO_2捕集能力,[a P4443][Triz]、[a P4443][2-Op]和[a P4443][2-Np]对纯CO_2的吸收量分别为1. 32,1. 57,1. 88 mol CO_2/mol ILs。温度升高和CO_2浓度降低均不利于CO_2吸收;烟气其他组分影响离子液体对CO_2的吸收性能,9%H2O/CO_2,5%O2/CO_2和9%H2O/5%O2/CO_2时,CO_2的饱和吸收量比纯CO_2分别降低了10. 2%,2. 5%和16. 7%。     

功能化离子液体-MDEA复配体系吸收CO2

采用一步法合成了两种功能化离子液体四乙铵-丙氨酸盐([N2222][Ala])和四乙铵-丝氨酸盐([N2222][Ser]),利用IR和1H NMR对其结构进行了表征,并测定了其玻璃转化温度和分解温度;同时,在40℃下分别将[N2222][Ala]和[N2222][Ser]与MDEA进行复配,考察复配后的体系对CO2吸收性能;实验结果表明,[N2222][Ala]和[N2222][Ser]的加入对MDEA吸收CO2均有不同程度的增强作用,当加入质量分数为10%时,体系对CO2吸收量分别增加了8.63%和5.40%。此外,研究了20～60℃温度范围内复配体系的密度、黏度等,并比较了吸收前后黏度的变化。     

离子液体催化转化CO_2合成碳酸丙烯酯

首先采用7种离子液体分别催化二氧化碳与环氧丙烷合成碳酸丙烯酯,考察离子液体种类对催化性能的影响,确定最优催化剂是离子液体溴化1-乙胺基-3-甲基咪唑盐[AeMIM]Br。然后研究辅助催化剂Lewis酸与离子液体[AeMIM]Br复合体系对催化性能的影响,再将最优复合催化体系[AeMIM]Br/(ZnBr_2)_2与正硅酸乙酯通过溶胶-凝胶法制备硅胶负载型复合离子液体,实现催化剂的相态转变并有利于实现固定床催化工艺,研究硅胶负载的复合离子液体催化转化二氧化碳进行环加成反应的影响。结果表明,离子液体的结构特点对催化性能影响很大,对于烷基咪唑离子液体其侧链长度越长,催化性能越好;功能化离子液体催化性能要优于烷基咪唑离子液体,且Lewis酸ZnBr_2的加入明显提高催化效果。当正硅酸乙酯与复合离子液体[Ae MIM]Br/(ZnBr_2)_2配比为1∶2时,所制备的硅胶负载复合离子液体催化性能最佳,其转化率为96.9%,选择性为94.8%,转化频率为3124h~(-1)。该催化剂催化性能稳定,可多次循环使用。