三元低共熔离子液体中CO2的吸收

由N, N-二甲基乙酰胺、氯化胆碱、乙二醇或丙三醇以不同的摩尔比(1:1:3, 1:1:4)合成了一系列三元低共熔离子液体(n_DMA:n_CC:n_{ethylene glycol}=1:1:3, 1:1:4, n_DMA:n_CC:n_glycerol=1:1:3, 1:1:4)。在293.15～323.15 K温度下, 间隔10℃, 0～600.0 kPa压力范围内, 用等温饱和法测量了CO₂在三元体系中的溶解度。CO₂在体系中的溶解度随压力增大呈线性增大趋势, 随温度升高而减小。计算了亨利常数, 结果表明, CO₂在由N, N-二甲基乙酰胺, 氯化胆碱, 乙二醇以摩尔比1:1:3合成的三元体系, 温度为293.15 K下, 亨利常数最小, 最小值为2.174 MPa·kg·mol^-1。报道了关于CO₂吸收的热动力学性质, 包括焓变、熵变、Gibbs自由能变。其中, 焓变为负值, 说明此吸收为放热过程。     

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。     

离子液体吸收CO_2的研究进展

CO2的捕集、分离与利用已成为人类共同关心的重要课题。工业上,通常使用传统的有机胺水溶液或热钾碱溶液等脱除CO2。有机胺具有蒸气压,易产生挥发性有机物(VOCs)对环境造成污染;热钾碱溶液等脱除CO2需要较高操作温度因而能耗较高,生产过程经济性有待改善。离子液体具有几乎无蒸气压、热稳定性、结构可设计性等独特优点,在CO2分离领域的巨大应用潜力已成共识。本文结合课题组近期的研究工作,就国内外离子液体吸收CO2的主要研究成果进行综述。     

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。     

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。     

氨基功能型离子液体吸收CO_2的性能

氨基功能型离子液体在常温常压下对CO_2具有较强的吸收选择性能,在分离固定CO_2方面具有较好的应用前景。合成了4种氨基功能型离子液体,对产物进行了IR和~1H NMR表征,探究了这些功能型离子液体的CO_2吸收性能及再生性能。结果表明,4种氨基功能型离子液体均具有强于常规型离子液体的CO_2吸收性能,再生性能良好,可循环使用;离子液体的CO_2溶解度受黏度影响显著,随吸收温度的升高而降低,随吸收压力的升高,吸收剂浓度的增加而增大;强化传质能提高再生效率,多次的再生对离子液体的吸收性能没有明显影响。     

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。     

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。     

金属基离子液体吸收CO_2和SO_2的研究进展

综述了金属基离子液体吸收CO_2、SO_2的研究现状,讨论了碱金属离子、锌离子、铁离子引入离子液体中的存在形式及对离子液体热稳定性、气体吸收量的影响,分析了金属基离子液体吸收剂的工业应用前景及存在的不足,并对以后的研究提出了建议。     

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。     

离子液体/低共熔溶剂在煤基液体分离中的应用

为了实现煤基液体各组分利用价值最大化,本文综述了离子液体和低共熔溶剂对组分组成复杂的煤基液体进行高效萃取分离的研究进展。首先介绍了离子液体和低共熔溶剂的性质及分类;其次根据分离目标的不同,将离子液体和低共熔溶剂对煤基液体典型组分的萃取分离分为四个方面进行阐述:煤基液体提酚、燃料油萃取脱硫、燃料油萃取脱氮、芳烃和脂肪烃的分离。分析表明,离子液体和低共熔溶剂对实际煤基液体的提酚效果较好,能分离出绝大多数的酚类化合物;燃料油萃取脱硫时,离子液体和低共熔溶剂对实际煤基液体的单次脱硫率均不高,需3～5次重复萃取后才能获得理想效果;燃料油中的碱性及非碱性含氮化合物很难被同一种离子液体或低共熔溶剂一次性分离出,导致实际油品的脱氮率较低;大多数离子液体和低共熔溶剂进行芳烃和脂肪烃的分离时不能获得理想的分配系数和选择性,尚无法用于实际芳烃和脂肪烃的分离。氢键、π-π、CH-π、范德华力等分子间相互作用的差异是实现离子液体或低共熔溶剂进行煤基液体典型组分分离的主要原因。依据分离对象,设计合适的离子液体和低共熔溶剂,提高实际煤基液体分离时的萃取率和选择性;分析并解决离子液体和低共熔溶剂用于实际煤基液体各组分...     

季铵盐类低共熔离子液体催化合成乙酸乙酯

正乙酸乙酯是一种重要的精细化工产品,广泛应用于有机合成、涂料、医药等行业。乙酸乙酯的传统生产工艺大多以有机或无机强酸为催化剂,存在较多弊端,而低共熔离子液体作为一种新型的催化剂和溶剂,原材料来源广泛、制备简单、价格便宜、原子利用率高、易回收、具有生物可降解性,这些优异的物理化学性质使得低共熔离子液体在乙酸乙酯的合成过程中有着重要的应用价值。低共熔离子液体通常是由一定化学计量比的季     

功能化碱性离子液体在吸收CO_2领域的研究进展

综述了近年来离子液体吸收CO_2的研究进展,介绍了咪唑类碱性功能化离子液体吸收二氧化碳的机理、研究进展,评述了传统离子液体的咪唑类离子液体和吡啶类离子液体、氨基功能化离子液体、氨基酸基功能化等离子液体的最新研究进展及其优缺点。介绍了常规离子液体和功能型离子液体的不同溶解机制,阐述了增加溶剂对离子液体黏性的改良,指出离子液体制备工艺的改进方向,介绍了本课题组的工作进展,展望了离子液体的发展方向和研究重点。     

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%。     

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。     

CO_2液体吸收材料的研究进展

CO_2捕集分离技术的基础和核心是功能性吸收材料。本文介绍了三种CO_2液体吸收材料的研究进展,主要有碱性溶液、离子液体、相分离吸收剂;同时,对CO_2吸收材料的发展趋势进行了展望。     

离子液体基低共熔溶剂在转化CO2中的应用

CO₂作为一种温室气体,是一种宝贵的C₁资源,为实现“碳达峰、碳中和”战略目标,大力发展二氧化碳利用与封存技术是当务之急。离子液体是由有机阳离子和有机或无机阴离子组成的绿色溶剂,而低共熔溶剂是由氢键受体和氢键供体通过氢键形成的一种新型的溶剂。离子液体基低共熔溶剂不仅拥有离子液体相似的性质,如低饱和蒸气压、宽液温范围、高热化学稳定性、结构性能可调控等,还具备了低共熔溶剂的氢键特性。本文综述了离子液体基低共熔溶剂在CO₂热催化、电催化、生物催化领域的应用,并分析了各种催化方式中的CO₂转化机理和影响因素,展望了低共熔溶剂应用于转化CO₂的前景,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提出了建议。     

CO_2和CH_4在离子液体体系中的平均力位能的分子动力学模拟（英文）

通过研究分子动力学模拟的径向分布函数,获得了气体分子CO_2/CH_4周围[Emim][Tf_2N],[Emim][BF_4],[Bmim][Tf_2N]和[Bmim][BF_4]等体系的微观结构,通过加权柱状图和伞形采样分别计算了4种体系中CO_2和CH_4分子对的平均力势能.结果表明,[Bmim][Tf_2N]中CO_2的势阱在4类离子液体中最深,在分子水平下获得的平均力势能与实际溶解度一致,平均力势能在选择合适的阴阳离子用于设计开发气体分离的离子液体时起到了重要作用.     

离子液体吸收CO_2及其在沼气净化中的应用研究进展

本文综述了近年来离子液体用于CO_2吸收及用于CO_2/CH_4体系选择性吸收的研究状况,并对离子液体在沼气除杂净化中的应用前景进行了展望。