论文部分内容阅读
随着工业的持续发展，我国煤炭消耗量不断增加，燃煤烟气中SO2所造成的环境问题日益严重。现阶段燃煤烟气的脱硫方法存在脱硫效率和硫资源利用率低以及脱硫副产物易产生二次污染等问题。低共熔溶剂(DESs)和离子液体(ILs)因蒸气压高、热化学稳定性好以及对SO2具有一定的可逆吸收能力而广泛用于SO2气体回收的应用研究中，是极具应用前景的SO2吸收剂。
本文结合了ILs和DESs的优点，以两种常规ILs为原料，设计并合成了一系列性优秀的新型低共熔溶剂EmimX-EPyY，其中X和Y为Cl-和Br-中的任一种。将两种室温下呈固态的离子液体EmimX和EPyY按一定摩尔比通过机械混合制备出呈液态的低共熔溶剂EmimX-EPyY，从而拓宽了固态ILs的应用范围和DESs原料的选择范围。对制备出的DESs样品进行了热稳定性分析，系统考察了吸收温度、进气SO2分压、气体流速、吸收剂含水量等因素对DESs吸收SO2效果的影响。利用红外光谱和核磁共振氢谱对DESs的形成过程和SO2吸收过程进行了分析，并研究了Cl-和Br-对EmimX-EPyY综合性能的影响及内在机理。
研究结果表明，所合成的六种EmimX-EPyY低共熔溶剂的热分解温度均高于218℃，可对SO2气体进行高效可逆吸收，尤其是EmimCl-EPyCl(1∶1)在20℃、1.0和0.1atm的条件下的SO2吸收能力可分别达到1.483和0.777gSO2/gDES，高于文献报道的SO2吸收剂的对应结果；在90℃和1.0atm氮气吹扫条件下，SO2的解吸率均在97.0%以上，且在五次SO2吸收/解吸循环后，DESs的吸收性能保持不变。红外光谱和核磁共振氢谱结果表明，低共熔溶剂EmimX-EPyY由两对氢键构成，即两组分互为氢键供受体，对SO2的吸收过程为物理吸收。EmimX-EPyY中Cl元素含量的增加有利于提高吸收SO2的能力，Br元素含量的增加有利于提高吸收剂的热稳定性和吸收SO2的速率。本文以两种常规ILs为原料制备的新型DESs具有优秀的SO2吸收能力和热稳定性，其研究思路对其他新型DESs的开发具有一定的借鉴意义，该类DESs是一种应用前景良好的SO2吸收剂。
本文结合了ILs和DESs的优点，以两种常规ILs为原料，设计并合成了一系列性优秀的新型低共熔溶剂EmimX-EPyY，其中X和Y为Cl-和Br-中的任一种。将两种室温下呈固态的离子液体EmimX和EPyY按一定摩尔比通过机械混合制备出呈液态的低共熔溶剂EmimX-EPyY，从而拓宽了固态ILs的应用范围和DESs原料的选择范围。对制备出的DESs样品进行了热稳定性分析，系统考察了吸收温度、进气SO2分压、气体流速、吸收剂含水量等因素对DESs吸收SO2效果的影响。利用红外光谱和核磁共振氢谱对DESs的形成过程和SO2吸收过程进行了分析，并研究了Cl-和Br-对EmimX-EPyY综合性能的影响及内在机理。
研究结果表明，所合成的六种EmimX-EPyY低共熔溶剂的热分解温度均高于218℃，可对SO2气体进行高效可逆吸收，尤其是EmimCl-EPyCl(1∶1)在20℃、1.0和0.1atm的条件下的SO2吸收能力可分别达到1.483和0.777gSO2/gDES，高于文献报道的SO2吸收剂的对应结果；在90℃和1.0atm氮气吹扫条件下，SO2的解吸率均在97.0%以上，且在五次SO2吸收/解吸循环后，DESs的吸收性能保持不变。红外光谱和核磁共振氢谱结果表明，低共熔溶剂EmimX-EPyY由两对氢键构成，即两组分互为氢键供受体，对SO2的吸收过程为物理吸收。EmimX-EPyY中Cl元素含量的增加有利于提高吸收SO2的能力，Br元素含量的增加有利于提高吸收剂的热稳定性和吸收SO2的速率。本文以两种常规ILs为原料制备的新型DESs具有优秀的SO2吸收能力和热稳定性，其研究思路对其他新型DESs的开发具有一定的借鉴意义，该类DESs是一种应用前景良好的SO2吸收剂。