微通道内离子液体/乙醇混合溶液吸收CO2的传质特性

采用高速摄像仪对微通道内离子液体/乙醇混合溶液吸收CO₂的传质行为进行了实验研究。考察了弹状流型下气液两相流量比和离子液体浓度对液侧体积传质系数k_La和液侧传质系数k_L的影响。当离子液体浓度不变时,k_La、k_L均随气液流量比的升高而增大并逐渐趋于恒定。当液相流量不变时,对于不同浓度的离子液体溶液,液侧体积传质系数k_La和液侧传质系数k_L随气液流量比的变化曲线出现了交叉点。在交叉点之前,k_La和k_L均随着离子液体浓度的增大而减小;在交叉点之后,k_La和k_L均随着离子液体浓度的增大而增大。提出了用于预测液侧体积传质系数k_La的新的量纲1经验关联式,预测效果良好。     

吸收过程的界面传质机理

Based on the method of molecular thermodynamics ,the mass transfer mechanism at gas-liquid interface is studied theoretically,and a nowe mathematical model is proposed,Using laser holographic interference technique,the hydrodynamics and mass transfer characteristics of CO2 absorption are measured,It is shown that the calculated results are in good agreement with the experimental data.     

功能型离子液体的合成表征及CO2吸收性能

合成了两种传统型离子液体［bmim］BF₄和［emim］BF₄及含有胺基和羟基的功能型离子液体［NH₂P-mim］Br、［NH₂-e-mim］BF₄、［OH-e-mim］Br,并对合成的离子液体进行IR和¹H NMR表征。常温常压条件下,对所合成的离子液体开展CO₂吸收性能实验,发现胺基改性离子液体［NH₂P-mim］Br、［NH₂-e-mim］BF₄和羟基改性离子液体［OH-e-mim］Br的CO₂饱和吸收量分别是常规离子液体的3～9倍和1～2倍,且含有乙基官能团的离子液体吸收平衡时间普遍较短。最终探讨了温度、CO₂分压等对功能型离子液体吸收CO₂过程的影响。     

功能化离子液体的合成及对CO2的吸收

以1-氨丙基-3-甲基咪唑溴盐和甘氨酸为原料,采用两步法合成了一种新型功能性离子液体1-氨丙基-3-甲基咪唑甘氨酸盐([APMim][Gly]),考察对CO_2的吸收性能。采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、热重分析(TG)等进行表征,分析其结构及热稳定性。与N-甲基二乙醇胺(MDEA)溶液对比,研究了压力为1 MPa,不同质量分数的[APMim][Gly]在不同温度下对CO_2的吸收能力,并进行多次循环再生,探讨该离子液体[IL]的循环稳定性。结果表明:在30℃时,质量分数为20%的[APMim][Gly]溶液具有最佳的吸收能力,对CO_2的吸收量可达1.32 mol/mol,远高于MDEA溶液。该离子液体具有良好的再生能力,经过6次循环其吸收率仍高达92.4%。     

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。     

氨丙基离子液体水溶液CO2吸收特性及计算模型

氨丙基功能型离子液体对CO₂具有良好的选择吸收特性,以[APMim]Br离子液体水溶液体系为例,在有效吸收(水含量大于55%)区间,水含量对CO₂的化学吸收和物理吸收都具有显著影响。依据[APMim]Br水溶液在278.15~348.15 K,0.1~4.5 MPa,水质量分数为55.90%、64.50%、76.80%和85.80%范围的CO₂吸收特性数据,对溶液体系的化学吸收和物理吸收模型进行分析研究,获得两种吸收机理的数学表达,并对实验数据进行回归分析,得到能够正确反映化学吸收和物理吸收的计算模型。结果表明,低压下化学吸收占主导作用,随水含量增大,溶液体系对CO₂吸收能力成倍增加,而且产生的物理吸收效应远大于离子液体本身的化学吸收能力。水的质量分数在0.65~0.85区间,[APMim]Br水溶液在相当大的温度和压力范围内具有优良的CO₂吸放气特性,显示出良好的工程应用前景。     

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。     

用于CO_2吸收的离子液体的合成、表征及吸收性能

以N-甲基咪唑和3-溴丙胺氢溴酸盐为起始原料,合成了一种含氨基的离子液体(ionic liquid,IL)——1-(1-氨基丙基)-3-甲基咪唑溴盐(简写为[NH2p-mim]Br),总产率为90.1%,溴含量为0.980 mol Br/mol IL,胺含量为0.948 mol NH2/mol IL。探讨了合成工艺,并通过1HNMR、13CNMR、IR和MS对产物结构进行了表征。吸收实验结果表明,该离子液体能够有效地吸收CO2,在40℃和106 kPa下,质量分数为45%的离子液体水溶液吸收CO2至饱和时,溶液中CO2的摩尔分数可达0.444 mol CO2/mol IL,接近理论吸收量0.5 mol CO2/mol IL;在90℃的真空状态下,吸收的CO2能够完全解吸,重复吸收实验表明,该离子液体吸收CO2的能力无明显下降。     

功能型离子液体吸收电厂烟气CO2的研究进展

CO2是目前排放量最大的温室气体,利用离子液体固定CO2已经成为CO2减排的重点研究方向之一。介绍了近几年来各种离子液体吸收CO2的研究历程以及研究成果,对比各种离子液体吸收性能的差异,并着重介绍了功能型离子液体捕获CO2的特点及其应用,突出其在CO2固定方面的诸多优势,并对离子液体的吸收机理进行了讨论,同时探讨离子液体在电厂烟气CO2处理过程中所面临的问题。     

强化碳酸化固定CO2反应过程分析与机理探讨

以乙酸为媒质的间接碳酸化固定CO₂工艺路线,主要包括乙酸媒质浸出钙镁离子形成乙酸盐,碳酸化过程乙酸盐转化成碳酸钙产品,同时生成乙酸媒质循环利用。然而在碳酸化过程碳酸化反应结晶转化率低,从而制约该工艺路线的进一步工业应用。采用有机溶剂TBP萃取乙酸与碳酸钙结晶过程耦合,可以实现碳酸化反应结晶转化率的大幅度提高。通过实验研究了体系达到平衡时初始乙酸钙浓度对碳酸化过程的影响,结果表明碳酸化反应结晶转化率都在40%以上,比文献报道的高出一倍。基于强化碳酸化过程的机理分析,初步进行了耦合过程的热力学平衡计算。研究结果表明：由于有机溶剂TBP的加入,体系的酸性条件得到改善,有利于碳酸钙结晶析出;然而高浓度条件下,乙酸根与钙离子之间强烈的相互作用成为进一步提高碳酸化反应结晶转化率的主要障碍。     

不同流型下离子液体-MEA复合工质降膜吸收CO2特性

以氨基酸离子液体和乙醇胺混合水溶液为吸收剂研究逆流气体对竖直平板降膜流型转换的影响,考察了3种流型下液体流量和入口温度、气体流量和进口CO₂浓度对CO₂吸收性能的影响。结果表明:随着液体流量的增加,液膜呈现溪流、片状流和完整流3种流型,降膜流型转换临界流量随逆流气体流量增大而增加;溪流和片状流时CO₂吸收速率随液体流量的增加而增加,但在完整流条件下基本不变;完整流下具有较高的CO₂吸收速率,然而溪流下的液相传质系数最高。     

无水氨基酸类离子液体-聚乙二醇混合溶剂吸收CO2的动力学

以聚乙二醇400（PEG400）为溶剂,氨基酸类离子液体（AAILs）作为化学吸收剂的混合体系具有蒸汽压极低、热稳定性好、黏度和再生能耗低、CO₂吸收量和选择性高等优点,适用于燃烧前CO₂捕集过程的高温高压吸收条件。本文采用压降法,测定了以四正丁基膦（[P₄₄₄₄]⁺）为阳离子,甘氨酸（Gly）、丙氨酸（Ala）和脯氨酸（Pro）作为阴离子的3种氨基酸类离子液体的混合溶剂体系对CO₂的吸收速率,并建立了该无水体系的CO₂吸收动力学模型。对于反应速率而言,在333.15K时,[P₄₄₄₄][Gly]-PEG400 > [P₄₄₄₄][Pro]-PEG400 > [P₄₄₄₄][Ala]-PEG400,温度升高至373.15K时,[P₄₄₄₄][Pro]-PEG400 > [P4444][Gly]-PEG400 > [P₄₄₄₄][Ala]-PEG400;根据相关吸收动力学参数,推测出CO₂在AAILs-PEG400中的反应均为快反应。通过研究其吸收动力学,获得了关键的吸收动力学数据,为后续的工业开发设计提供基础数据和设计依据。     

肉桂酸型离子液体的合成及其二氧化碳吸收

合成了一系列肉桂酸型功能化离子液体,研究了其CO₂ 吸收性能。结果表明,肉桂酸型功能化离子液体吸收二氧化碳性能良好,其阴离子苯环上的取代基会影响CO₂ 吸收性能。随着温度的升高和压力的降低,其CO₂吸收性能都会降低。同时,该离子液体具有很好的循环稳定性,经过5 次吸收脱附循环,该离子液体仍能保持较高的CO₂ 吸收量。结合红外光谱和其低浓度下CO₂ 的吸收研究发现肉桂酸型离子液体吸收CO₂ 存在着化学作用。     

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%。     

旋流气液两相强化吸收CO2的传质性能

为强化二氧化碳的吸收过程,采用一类旋流逆向气液多级接触的方式,以NaOH溶液为吸收剂,研究其与大跨度浓度CO₂(2.5%～15%)接触反应的传质性能。分别探讨了吸收剂浓度、吸收剂流量、烟气CO₂浓度、烟气流量及反应温度对气相总体积传质系数(K_ga)的定量影响。结果表明,在实验条件下,其K_ga可达(4.53×10^-5)～(9.22×10^-5)kmol·m^-3·s^-1·kPa^-1。与双级直流喷雾和单级旋流喷雾相比,旋流逆向气液多级接触能够有效强化大跨度浓度CO₂的吸收过程。K_ga随吸收剂浓度、流量和反应温度的增加而增加,随CO₂浓度增加呈现先增加后减小(CO₂浓度大于5%)的非线性关系,随气体流量增加先增加后趋于稳定。     

超临界CO2剥离法制备石墨烯的过程强化研究

石墨烯因其独特的二维结构和优异的物理性能在众多领域中引起了广泛的关注,高质量石墨烯的制备是实现其应用价值的前提。尽管目前石墨烯的制备方法较多,但是开发绿色、低成本、规模化制备方法的道路仍然充满挑战。物理法剥离石墨能够实现高结晶石墨烯的制备,特别是超临界CO₂流体具有廉价、绿色、稳定、易分离且可重复利用的优势,在石墨烯制备上展现出巨大的应用潜力。以超临界CO₂制备石墨烯为出发点,梳理了近年来超临界CO₂法剥离石墨制备石墨烯的研究进展,重点阐述了制备过程中的强化剥离手段,期望对未来石墨烯材料的制备提供思路。