离子液体吸收页岩气中CO_2的展望

页岩气作为新型的清洁低碳能源迅速引起各国的高度重视,因此页岩气中CO2的吸收就尤为重要。离子液体因挥发性低、溶解能力强、结构和性质可调控性强等特点,在气体净化方面获得高度关注。本文系统地总结了离子液体吸收CO2的研究,包括常规离子液体、功能化离子液体、聚合物离子液体;讨论了离子液体结构等因素对吸收性能的影响;对各方法的优缺点及使用条件进行详细的阐述;并提出今后离子液体在页岩气中CO2气体净化方面的发展方向。     

离子液体吸收CO_2的研究进展

CO2作为温室效应的主力气体,同时作为资源,CO2的补集吸收也成为现今关注的热点。离子液体作为一种新型绿色吸收剂,以其性质稳定、无挥发、溶解力强、可设计性等优点,受到研究者的重视与研究。大致将离子液体分为常规型离子液体、功能型离子液体、离子液体混合物和离子液体聚合物4类。最终讨论了离子液体吸收CO2的研究进展。     

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。     

功能型离子液体吸收电厂烟气CO_2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。     

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%。     

利用离子液体固定和转化二氧化碳研究进展

介绍了近几十年来离子液体作为吸收剂、催化剂或助剂固定/ 转化CO2的发展历程及其特点,并阐述了CO2在离子液体中高溶度机制.系统分析了传统离子液体(如咪唑盐型、磺酸盐型、铵盐型、吡咯烷盐型离子液体)和任务专一型离子液体对CO2的吸收性能,评价了CO2与环氧化物、炔丙基醇和胺在离子液体中转化时的诸多优点,并指明了离子液体固定/转化CO2的今后发展方向和发展重点.     

固载离子液体聚合物的制备及其二氧化碳吸附性能

分别采用溶液聚合法和表面引发反向原子转移自由基聚合法(ATRP),在硅胶表面接枝离子液体聚合物,并对其进行了FTIR、TG和SEM表征。研究了固载离子液体聚合物样品的CO2吸附性能和CO2/N2的选择性能,探讨了CO2在固载离子液体聚合物上的吸附热力学和动力学行为。结果表明:由ATRP法制备的固载离子液体聚合物,其接枝量远大于溶液聚合法;而溶液聚合法制备的样品具有较发达的孔结构,在273 K、0.1 MPa时,样品的CO2吸附量达4.54%(1.03 mmol/g);固载离子液体聚合物较空白硅胶具有更优的CO2/N2选择性,且循环使用性良好;CO2在固载离子液体聚合物上的吸附为物理吸附;与离子液体聚合物相比,CO2在固载离子液体聚合物中的扩散效率更高。     

离子液体固定CO2及其转化利用的研究进展

综述了新型绿色溶剂离子液体在CO2固定和转化利用领域的应用研究进展.根据离子液体的结构特征和CO2的固定机理,离子液体固定CO2可以分为常规离子液体固定、功能化离子液体固定和离子液体固定转化.常规离子液体固定CO2为物理作用过程,功能化离子液体固定CO2为化学作用过程,而离子液体固定转化CO2的过程在固定CO2的同时又实现了CO2从工业废气直接到有用化学品的转变.因此,设计合成高效的功能化离子液体来实现CO2的固定转化一体化将具有重要的意义.     

离子液体复配溶液吸收CO_2的研究进展

综述了近年来国内外利用离子液体吸收CO2的研究状况,重点分析了离子液体-水复配溶液和离子液体-有机胺复配溶液吸收分离CO2的特点及其机理,讨论了温度、压力、配比、特殊基团等相关影响因素对脱碳过程的影响。对尚存在的问题提出建议,并对前景做了展望。     

离子液体水溶液-气体水合物对CO2的双捕获工艺

设计了以离子液体[APMIM]Br水溶液吸收-生成水合物捕获CO2工艺流程,并利用CO2在该离子水溶液中的溶解度数据和在其中生成CO2水合物的相平衡实验数据进行物料衡算. 考察了水含量、压力和液气流量比对气体吸收-水合物生成的CO2双重捕获效果的影响,对比了气体水合物与离子液体水溶液捕获CO2的能力. 结果表明,在较高压力和水含量条件下,水合物捕获CO2的效应强于离子液体溶液;较低压力下离子液体溶液吸收CO2起主要作用. 与纯水合物法相比,双捕获工艺具有一定优势,且突破了单纯水合物脱碳的压力和CO2含量要求高的局限性. 当原料气中CO2低于65%(j)时,系统的脱碳效率低于40%,对于CO2含量较低的气体,其CO2的脱除性能回归至单纯离子液体溶液体系.     

氨基酸功能化离子液体聚合物用于高效CO2吸附

针对大气中CO2排放量持续升高导致的环境问题,设计合成一种新型氨基酸功能化离子液体聚合物(PIL)用作CO2吸附剂.通过两步法合成氨基酸功能化离子液体1-对乙烯基苄基-3-甲基咪唑精氨酸盐([VBMI][Arg]),采用先聚合后功能化的方法合成氨基酸功能化离子液体聚合物聚[1-对乙烯基苄基-3-甲基咪唑精氨酸盐](P(...     

离子液体二氧化碳分离膜研究进展

离子液体支撑液膜在较大跨膜压差（0.25～0.3MPa）下的稳定性较差,具有较好稳定性的聚离子液体膜和离子液体-聚合物共混膜等逐渐被关注。本文综述了离子液体支撑液膜、聚离子液体膜、离子液体?聚合物共混膜等离子液体膜CO2分离性能、分离机理及稳定性的最新研究进展,介绍了无机颗粒-离子液体-聚合物共混膜的研究现状。指出离子液体膜的高CO2渗透通量与高稳定性之间的矛盾、共混膜结构调控难等问题是其工业化应用的主要障碍,提出开发新的膜材料、改进制膜工艺以减小膜厚、优化膜结构是提高膜的CO2渗透和分离性能,并保持膜稳定性的有效途径。无机颗粒-离子液体-聚合物共混膜兼有较高的CO2分离性能和较好稳定性,具有良好的应用前景,对其制备方法、结构、性能及CO2分离机理的研究将成为这一领域的热点。     

离子液体作为CO_2吸附剂的研究进展

离子液体(ILs)是完全由特定阳、阴离子构成的在室温或近于室温下呈液态的物质,是一类新型"软"功能材料或介质,CO2能与ILs发生强相互作用,在其中具有很高的溶解度。本文综述了CO2在传统离子液体、功能化离子液体、聚合离子液体及其他形式离子液体中的溶解度,讨论了CO2在离子液体中溶解度的影响因素以及计算机模拟在离子液体溶解CO2研究中的应用,指出了离子液体作为吸收剂的优缺点,展望了其代替传统CO2吸收剂的研究前景。     

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。     

离子液体对气体的溶解性研究进展

概述了不同离子液体对CO2,O2,SO2,CH4等以及烯烃和烷烃气体的溶解性。文献资料分析表明,气体在离子液体中的溶解性差别很大,离子液体中的阴离子对气体的溶解度影响较大,而阳离子的影响较小。大部分气体在离子液体中的亨利系数随温度的升高而增大。气体在[bmim][PF6]中的溶解度比在[bmim][BF4]中的稍大。低温时[bmim][PF4]离子液体对CO2气体的吸收效果较好;[hmim][Tf2N]离子液体对SO2气体的吸收较好。在将离子液体用于气体吸收时可优先考虑Tf2N^-阴离子和具有较长侧链的眯唑型离子液体。     

离子液体对气体的溶解性研究进展

概述了不同离子液体对CO2,O2,SO2,CH4等以及烯烃和烷烃气体的溶解性。文献资料分析表明,气体在离子液体中的溶解性差别很大,离子液体中的阴离子对气体的溶解度影响较大,而阳离子的影响较小。大部分气体在离子液体中的亨利系数随温度的升高而增大。气体在[bmim][PF6]中的溶解度比在[bmim][BF4]中的稍大。低温时[bmim][PF4]离子液体对CO2气体的吸收效果较好;[hmim][Tf2N]离子液体对SO2气体的吸收较好。在将离子液体用于气体吸收时可优先考虑Tf2N^-阴离子和具有较长侧链的咪唑型离子液体。     

离子液体在CO_2环加成反应中的应用

离子液体作为一种新型的“绿色溶剂”,因其具有热稳定性好、挥发性低、结构可设计性等优点被广泛应用在CO2环加成反应中。综述了由离子液体催化CO2与环氧化物的环加成反应制备环状碳酸酯的研究进展,从反应相态的角度将离子液体催化剂分为普通离子液体催化剂和负载离子液体催化剂,分别阐述了其催化性能。简要分析了离子液体催化剂目前存在的主要问题,并对离子液体在CO2环加成反应中的应用进行了展望。     

离子液体在CO_2环加成反应中的应用

离子液体作为一种新型的“绿色溶剂”,因其具有热稳定性好、挥发性低、结构可设计性等优点被广泛应用在CO2环加成反应中。综述了由离子液体催化CO2与环氧化物的环加成反应制备环状碳酸酯的研究进展,从反应相态的角度将离子液体催化剂分为普通离子液体催化剂和负载离子液体催化剂,分别阐述了其催化性能。简要分析了离子液体催化剂目前存在的主要问题,并对离子液体在CO2环加成反应中的应用进行了展望。     

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。