离子液体吸收分离一氧化碳的研究进展

离子液体(ILs)作为一种新型的绿色溶剂在吸收和分离一氧化碳(CO)方面显示出了独特的优异性和潜在的应用价值。对近年来ILs参与CO吸收分离的研究工作进展进行了综述,主要包括常规ILs、阴离子功能化ILs、ILs/Cu (Ⅰ)盐和ILs支撑液膜。重点论述了CO在ILs中的溶解度及对其他气体的选择性,并与ILs吸收分离二氧化碳(CO₂)性能进行了比较;着重讨论了阴阳离子种类、取代基类型、温度、压力等因素对ILs吸收分离CO性能的影响,并介绍了ILs吸收CO的机理。最后,对设计合成新型功能化ILs应用于高效吸收分离CO提出了一些建议。     

离子液体在化工分离过程中的应用进展

综述了作为优良的绿色分离溶剂,有望替代传统的易挥发有机溶剂的离子液体在化工分离过程中的应用进展,包括生物制品、金属离子、芳香族化合物、燃油中的硫氮化合物的萃取分离,烟气脱硫、气体分离等吸收过程中的应用,简述了离子液体相平衡方面的基础研究进展.     

离子液体在氨气分离回收中的应用及展望

氨（NH₃）是典型有毒有害工业气态污染物，也是形成PM2.5中二次颗粒物的根本原因之一，大量含氨气体的排放严重威胁人类的生活环境和健康。采用传统的酸法或水法，通常存在腐蚀性强、污染重、能耗高等问题，且难以回收利用氨资源。离子液体因其极低的挥发性、较好的化学/热稳定性、酸碱可调及高的氨溶解度等特点，为高效低能耗NH₃分离提供了新途径。综述了近年来国内外离子液体在NH₃分离中的研究进展，重点总结了常规离子液体、功能离子液体及离子液体溶剂/材料对NH₃的吸收/吸附性能，阐明了阴阳离子、功能基团对NH₃吸收性能的影响规律及其吸收机理，并探讨了该方向的研究和发展趋势。     

功能化离子液体用于CO2吸收和分离的研究进展

离子液体的结构具有高度可调性,可通过改变阴阳离子的结构改变其物理、化学性能,实现离子液体的功能化。功能化离子液体可用于分离、电化学、催化剂、有机合成等方面,已成为离子液体领域的研究热点。本文综述了含氟、含氨基和其它极性基团的功能化离子液体吸收CO₂的研究进展,介绍了功能化离子液体支撑液膜分离CO₂的研究,指出了今后研究需解决的问题。     

离子液体及其吸收机理的研究进展

介绍了近几年常用于吸收二氧化碳的几类离子液体,分别阐述了每种离子液体的特点,综述了国内外离子液体吸收二氧化碳的研究结果。对胺类离子液体吸收二氧化碳时的反应机理加以总结,分类介绍每种机理的特性。最后,针对离子液体现有的状况提出建议,并对未来的研究方向做了展望。     

离子液体及其吸收机理的研究进展

介绍了近几年常用于吸收二氧化碳的几类离子液体,分别阐述了每种离子液体的特点,综述了国内外离子液体吸收二氧化碳的研究结果。对胺类离子液体吸收二氧化碳时的反应机理加以总结,分类介绍每种机理的特性。最后,针对离子液体现有的状况提出建议,并对未来的研究方向做了展望。     

离子液体分离膜及其在CO_2分离的应用研究进展

综述了离子液体支撑液膜、聚合离子液体膜、离子液体复合膜等的制备、性能及应用,重点介绍了离子液体分离膜在烟道气、水煤气转换(water-gas shift)、或沼气重组制氢(steam-methane reforming)、天然气(沼气)生产中分离CO_2的研究进展。     

离子液体分离膜及其在CO_2分离的应用研究进展

综述了离子液体支撑液膜、聚合离子液体膜、离子液体复合膜等的制备、性能及应用,重点介绍了离子液体分离膜在烟道气、水煤气转换(water-gas shift)、或沼气重组制氢(steam-methane reforming)、天然气(沼气)生产中分离CO_2的研究进展。     

功能化离子液体在二氧化碳吸收分离中的应用

吸收及分离二氧化碳是降低碳排放和应对全球气候变化的主要策略之一,这就必然要求全球科技工作者注重开发具有选择性高效吸收分离二氧化碳的新材料和新路线。作为近20多年来发展的一类代表性的新材料,离子液体（尤其是功能化离子液体）具有独特的物理化学性质,例如几乎没有蒸气压、液态温度范围大、热稳定性和化学稳定性好、电化学窗口宽、不可燃、结构-性质可调控等。这些性质使离子液体在二氧化碳吸收及分离领域受到广泛关注。重点综述了近5年（2015~2019）来功能化离子液体吸收分离二氧化碳的研究进展, 主要内容包括单位点离子液体、多位点离子液体、基于功能化离子液体的混合物、功能化离子液体杂化材料对二氧化碳的吸收分离。同时, 对目前该领域的发展所面临的主要问题和进一步的研究工作进行了分析讨论。     

离子液体膜材料分离二氧化碳的研究进展

离子液体由于具有不易挥发、结构可调、对CO₂有良好的吸收性能等特点而成为当前CO₂分离领域的研究热点,但因高黏度和高成本问题而限制了其工业化应用。将离子液体与气体分离膜材料结合,得到的新型分离膜材料兼具离子液体和膜的优势,成为当前离子液体研究领域的趋势之一。针对这一热点问题,综述了离子液体支撑液膜、聚离子液体膜和离子液体共混/杂化膜在CO₂分离方面的研究现状和进展,讨论了离子液体结构和含量对膜分离性能、稳定性等的影响。相关研究表明,离子液体共混/杂化膜具有较高的分离性能和稳定性,是一种很有应用前景的CO₂分离材料。提出该领域的重点发展方向,即开发新的功能化离子液体共混/杂化膜材料是解决高渗透通量与高稳定性之间矛盾、强化CO₂分离性能的有效途径,深入研究离子液体共混/杂化膜的形成机制、气体在膜中的渗透行为以及CO₂分离机理。     

离子液体气体干燥技术的研究进展

离子液体（ionic liquids, ILs）被视为化工中传统溶剂的优良替代物,使用它们作为溶剂吸收可凝性气体时,具有溶剂损失少、无腐蚀和稳定性强等优点。一些ILs具有很强的吸水性,所以在气体干燥领域ILs受到了广泛关注。本文介绍了用于预测气体在ILs中溶解度的预测型分子热力学模型和气体在ILs中的实验测量方法,具体分析了ILs对CH₄、CO₂等气体的干燥机理和工艺,最后对ILs用于气体干燥的基础研究作出展望。     

The solubility of gases in ionic liquids

In this Perspective, we provide a detailed discussion of the techniques and methods used for determining the solubility of gases in ionic liquids (ILs). This includes various experimental measurement techniques, equation of state (EOS) modeling, and predictive molecular‐based modeling. Many of the key papers from the past 15 years are discussed and put into the context of the latest advances in the field. Limitations of these methods plus future developments and new research opportunities are discussed. © 2017 American Institute of Chemical Engineers AIChE J, 2017     

Exceptionally effective H2S absorption and conversion into thiols in novel superbase protic ionic liquids

We demonstrate an effective strategy for capture and conversion of H₂S in novel superbase protic ionic liquids (SPILs). It is found that the synthesized SPILs with the multiple active sites exhibit the unprecedented H₂S uptake via chemical absorption (up to 1.81 mol mol⁻¹ at 298.2 K and 1 bar). More importantly, H₂S molecule is activated by these SPILs during the absorption process, so that the activated H₂S can be converted further into high value-added thiols in situ with excellent yields under mild conditions (303.2 K and 1 bar) without any solvents and metallic catalysts. Since H₂S-saturated SPILs can be regenerated by chemical conversion of absorbed H₂S into thiols, thereby eliminating the higher input of energy consumption during the process of H₂S stripping. This SPIL-mediated scheme provides an alternative approach for the capture and chemical conversion of H₂S.     

Estimating hydrogen sulfide solubility in ionic liquids using a machine learning approach

For the design and development of new processes of gas sweetening using ionic liquids (ILs), as promising candidates for amine solutions, an amazing model to predict the solubility of acid gases is of great importance. In this direction, in the current study, the capability of artificial neural networks (ANNs) trained with back propagation (BP) and particle swarm optimization (PSO), to correlate the solubility of H₂S in 11different ILs have been investigated. Different structures of three-layer feed forward neural network using acentric factor (ω), critical temperature (T_c), critical pressure (P_c) of ILs accompanied by pressure (P) and temperature (T), as input parameters, were examined and an optimized architecture has been proposed as 5–9–1.Implementation of these models for 465 experimental data points collected from the literature shows coefficient of determination (R²) of 0.99218 and mean squared error (MSE) of 0.00025 from experimental values for PSO-ANN predicted solubilities while the values of R² = 0.95151 and MSE = 0.00335 were obtained for BP-ANN model. Therefore, through PSO training algorithm we are able to attain significantly better results than with BP training procedure based on the statistical criteria.     

功能化离子液体萃取分离甘氨酸

以结构和功能可设计的离子液体为萃取剂,通过液–液萃取分离甘氨酸,考察了不同结构的咪唑和季铵离子液体萃取分离甘氨酸的效果,研究了pH值、萃取温度、萃取时间、甘氨酸初始浓度和二环己基-18-冠醚-6(DCH18C6)浓度等工艺参数对甘氨酸分配系数和萃取率的影响,考察了胆碱双三氟甲磺酰亚胺盐([N1112(OH)][NTf2])的循环利用性,通过FT-IR和量子化学计算探究了[N1112(OH)][NTf2]和DCH18C6萃取甘氨酸的机理。结果表明,[N1112(OH)][NTf2]的萃取率高于其它离子液体,加入DCH18C6可提高萃取率,[N1112(OH)][NTf2]–DCH18C6复配体系中,甘氨酸萃取率可达85.4%。在最优条件下,分配系数和萃取率分别为10.9和94.4%。离子液体循环利用5次,甘氨酸萃取率仍保持90%。[N1112(OH)][NTf2], DCH18C6和甘氨酸之间存在的强氢键作用为萃取分离的关键。因此,[N1112(OH)][NTF2]?DCH18C6可有效萃取分离甘氨酸,为甘氨酸的绿色分离新工艺奠定基础。     

基于COSMO-RS方法筛选离子液体用于焦油脱除

焦油的脱除是生物质气化规模化应用的难题。离子液体具有饱和蒸气压低、分子结构可设计等优势,在催化和吸收领域有广泛的应用前景,但在脱除焦油方面鲜有探索。以改进的COSMO-RS方法为基础,借助COSMOtherm软件推算离子液体对苯、甲苯、苯酚和萘等焦油模拟物的无限稀释活度系数。并进一步通过偏摩尔过量焓验证以上筛选结果。结果表明,优选的两取代基咪唑类离子液体对四种焦油模拟物的无限稀释活度系数值主要分布在0.4~1之间,预计具有良好的吸收性能。当阴离子相同时,两取代基咪唑阳离子随着R₁位置烷基侧链的增长吸收性能变好,其中[C₈MIM][NTf₂]表现出了较佳性能,吸收苯、甲苯和萘的γ^∞分别为0.95、1.24和1.36,但此时离子液体黏度较大;对于苯酚体系,[BF₄]^-阴离子性能较佳。     

离子液体支撑液膜的研究及应用进展

回顾了目前为止离子液体支撑液膜的制备方法、离子液体结构、支撑膜结构对离子液体支撑液膜稳定性的影响因素,介绍了其在有机物分离、气体分离、分离反应耦合方面的应用。由于传统的单元操作很难满足污染和对过程集成的要求,对离子液体支撑液膜在未来实现清洁生产的发展方向进行了展望。     

金属氧化物吸附剂脱硫过程中羰基硫的生成

金属氧化物脱硫剂脱硫过程中产生羰基硫的现象缩小了脱硫剂的使用范围。本文从气体中存在一氧化碳、二氧化碳、单质硫和硫化氢出发给出了均相、非均相生成羰基硫的途径,特别综述了生成羰基硫的催化作用。在总结氧化铁基、氧化锌基、氧化锰基及氧化铜基主流金属氧化物脱硫剂脱硫过程中产生羰基硫研究结果的基础上,发现吸附在金属硫化物表面上的一氧化碳与活性硫化物的相互作用是生成羰基硫的主要反应步骤,活性硫化物可能是硫化氢热解成蒸气硫或硫氢根离子及硫化氢与金属氧化物反应生成的金属硫化物。