《功能化離子液體用於同時脫除煙氣中SO2和CO2的基礎研究》是依託北京化工大學，由吳衛澤擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：功能化離子液體用於同時脫除煙氣中SO2和CO2的基礎研究
- 依託單位：北京化工大學
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：吳衛澤
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
煤炭是我國主要一次能源，近、中期以直接燃燒為主，造成目前嚴重的煤煙型污染。有效控制燃煤污染排放是我國化石能源高效潔淨利用的重點。本項目針對燃煤煙氣中SO2排放控制和資源化問題、以及CO2的排放控制現狀和國內外發展趨勢，集中研究具有發展潛力的新型功能化離子液體同時脫硫脫碳的基礎問題，包括：揭示功能化離子液體與SO2和CO2之間的相互作用本質，實現同時脫硫脫碳的離子液體定向製備；研究離子液體與SO2和CO2之間熱力學行為，闡明離子液體結構、離子液體吸收和解吸過程與溫度之間的關係；認識功能化離子液體吸收、解吸動力學機制；掌握煙氣中其他組分（如水分、氧氣、煙塵等）對離子液體吸收SO2和CO2的影響規律等。為離子液體用於燃煤煙氣同時脫硫脫碳的技術提供支撐和理論依據，並形成具有自主智慧財產權的離子液體同時脫硫脫碳及SO2資源化的知識體系，促進煙氣淨化的跨越式發展。
結題摘要
燃煤煙氣排放大量的SO2和CO2，是造成我國目前嚴重大氣污染的污染物；同時，我國硫資源嚴重短缺，需要大量進口硫磺和硫酸。因此，如何有效控制這些污染物排放和回收硫資源是目前亟待需要解決的問題。針對這些問題，本項目研究具有發展潛力的新型功能化離子液體（FILs）同時脫硫脫碳的基礎問題。 本項目設計合成了23種脫硫FILs和20種脫碳FILs，表征了其結構，測定了其中有套用前景的FILs的物性及吸收過程中的物性。本項目提出了以陰離子對應的酸的pKa為判斷依據，判明離子液體吸收SO2和CO2的功能化的方法，掌握FILs體中陰離子和陽離子匹配的規律，實現了FILs的定向製備。 測定了FILs吸收SO2和CO2溶解度數據；基於R-K EoS狀態方程建立了的熱力學模型，區別了物理吸收和化學吸收的貢獻，進而獲得了熱力學參數如化學平衡常數、亨利係數、ΔG、ΔH和ΔS等；認識FILs吸收、解吸的規律和條件。測定了FILs的吸收熱和比熱，發現化學吸收作用是一種弱化學作用，揭示了FILs吸收酸性氣體的可逆特性。 考察不同溫度、壓力和溶劑下FILs吸收SO2、CO2的吸收量與時間的關係及解吸過程中SO2、CO2的解吸量與時間的關係，認識了吸收和解吸動力學規律，在連續化吸收解吸裝置上考察了吸收和解吸之間的匹配關係。 獲得煙氣中的氧氣、炭、煙塵、CO2等因素對FILs脫硫的影響規律。發現這些因素均對SO2的吸收量沒有影響，但氧氣可以緩慢氧化SO2為SO3、炭和煙塵促進SO2的氧化，煙氣中CO2對FILs吸收SO2沒有影響；FILs吸收CO2時，SO2對CO2的吸收量有一定影響。找到了消除這些因素影響或者再生離子液體的方法。 通過本項目的研究，揭示FILs與SO2和CO2之間的相互作用本質，闡明FILs結構、FILs吸收和解吸過程與溫度之間的關係；合成了疏水性FILs和高溫脫硫、脫碳的FILs，實現吸收過程節能。發現脫碳的FILs可以用於同時脫硫，但SO2解吸困難，進而提出分段同時吸收的方法。 建立了連續化的FILs脫除SO2和CO2的裝置，並進行了FILs的吸收評價。本項目的研究表明，FILs不僅能高效脫除煙氣中的SO2，而且可以回收SO2資源，研究成果為FILs用於煙氣脫硫、脫碳及硫資源化的技術提供理論支撐。
