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近年来,随着全球温室效应日趋严重,CO2吸收越来越受到人们的重视。目前,应用较为广泛的CO2吸收方法是醇胺法,但醇胺法吸收CO2存在着溶剂损耗较大、能耗高、设备腐蚀比较严重等缺点。由于离子液体具有挥发性低、稳定性好、循环利用性好等优点,用其吸收CO2可以降低能耗、减少溶剂损失、改善对设备的腐蚀性,因此近年来离子液体吸收CO2受到国内外学者的广泛关注。
研究发现文献报道的大多数离子液体吸收CO2存在着成本较高、传质性能相对较差等问题。针对这些问题,本研究中合成了一系列低成本的功能化离子液体,并将其配制成离子液体溶剂,用离子液体溶剂法吸收CO2,其目的是降低吸收剂成本、粘度和解吸能耗,改善传质性能。论文的主要研究内容和取得的结果如下:
1.合成8种新型低成本功能化离子液体,并用红外、核磁等表征其结构,热重考察其热稳定性。测定了离子液体及离子液体溶剂等16个吸收体系的密度、粘度等主要基础物性数据。从20多种离子液体溶剂中经过筛选,根据不同体系的物性数据及吸收CO2能力,最终综合考虑筛选出最优离子液体溶剂MCHP。进行离子液体溶剂MCHP吸收及解吸CO2的条件优化实验,考察温度、压力、溶剂组分配比等条件对吸收及解吸CO2的影响。离子液体溶剂MCHP对钢材腐蚀性测定,结果表明MCHP对碳钢和不锈钢基本无腐蚀性,性能优于醇胺。
2.研究离子液体[MDEA]Cl(其为MCHP的组分)与不同常见气体的气液相平衡实验,实验结果表明[MDEA]Cl吸收CO2的选择性较好。
3.研究离子液体与离子液体溶剂吸收CO2的传质实验。考察了温度、压力、气体体积流量、吸收时间和分布器类型等对离子液体及离子液体溶剂吸收CO2过程中气泡速度、气泡速度直径、气含率、气液传质面积和气液传质系数的影响,最终总结出离子液体与离子液体溶剂吸收CO2过程中的传质规律,为以后离子液体及离子液体溶剂吸收CO2的工艺设计提供了一定的理论基础。