氯化咪唑铁基离子液体的物化性能及脱硫机理

采用变温拉曼光谱、红外光谱探针及XRD等现代分析技术研究疏水性氯化咪唑铁基离子液体的酸性特征及循环热稳定性,结果表明,氯化咪唑铁基离子液体可以在不超过240 ℃的条件下循环使用;具有Bronsted酸和Lewis酸的共同特点;Fe³⁺/Fe²⁺离子对具有很好的氧化还原可逆性,可以在酸性条件下直接氧化硫化氢脱硫,所得硫磺产物属于单斜晶系;升高温度可以显著提高其硫容和脱硫效率。由此,以氯化咪唑铁基离子液体为酸性脱硫液的非水相湿法氧化脱硫机理是活性成分Fe³⁺氧化硫化氢生成单质硫磺并转化成还原态Fe²⁺,经氧气氧化再生后Fe²⁺回到氧化态Fe³⁺。上述脱硫过程不需添加辅助试剂和调控pH。     

铁基离子液体湿法氧化硫化氢的反应性能

以氯化丁基甲基咪唑(BmimCl)和六水合三氯化铁(FeCl3.6H2O)为原料合成了铁基离子液体。分析表明,铁基离子液体具有非定量组成[Bmim]Fe0.9Cl4.7,表现出较强的疏水特性,而且具有良好的氧化性和热稳定性。以铁基离子液体为脱硫剂,对其氧化脱除硫化氢及再生工艺进行了初步研究,考察了硫化氢流量、硫化氢浓度、反应温度和氧气流量对脱硫效率的影响。结果表明,铁基离子液体的硫容达到0.31g.L-1,氧化脱硫过程中无须添加辅助试剂和调控pH值,反应温度和硫化氢流量是对脱硫率影响最为显著的两个因素,铁基离子液体脱硫剂可以在氧气中再生并循环使用。因此,铁基离子液体作为脱硫剂可以氧化硫化氢生成硫磺并在氧气中再生并生成水。基于产物水与疏水脱硫剂的不溶性,可以构建基于疏水性铁基离子液体作为脱硫剂的非水相湿法氧化脱硫新工艺,避免了水相湿法氧化脱硫过程中二次污染及操作复杂的难题,对研究发展绿色湿法脱硫工艺具有积极意义。     

铁基离子液的水相合成工艺

目前铁基离子液在基础和应用研究方面得到广泛的关注。从合成铁基离子液的原料出发,通过调节不同原料配比,系统研究了在空气气氛和水环境条件下铁基离子液的合成过程及现象。探索了水相废液再循环使用合成铁基离子液的绿色零排放工艺,对比了无水和水相两种不同环境下产物铁基离子液的差异,以及可能的相互转化条件,为理解和推动铁基离子液的相关研究与应用提供基础参考。