功能型離子液體吸收分離燃煤煙氣中CO2和SO2的研究

《功能型離子液體吸收分離燃煤煙氣中CO2和SO2的研究》是依託華中科技大學，由張立麒擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：功能型離子液體吸收分離燃煤煙氣中CO2和SO2的研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：張立麒
• 依託單位：華中科技大學

中文摘要

開發經濟、高效的燃煤煙氣CO2捕集技術是實現大規模減排CO2的根本途徑。功能化離子液體在吸收分離CO2和SO2方面有很多獨特的優勢，是一種極具競爭潛力的燃煤煙氣淨化技術。然而，現有研究多研究常溫下離子液體對單一高濃度CO2或SO2的吸收分離，缺乏針對性的對燃煤煙氣工況下的酸性氣體的協同分離。同時，對離子液體結構與性質之間的關係尚不充分和深入，缺乏對這一過程的微觀機理和相互作用機制的深入了解。本申請項目擬針對此開展系統深入的研究，充分利用現代先進的分析手段，結合多學科交叉的知識理論，從離子的概念和層次出發，研究離子液體與傳統分子型的CO2和SO2吸收劑在巨觀和微觀特性上的差異及調控，探索離子液體與CO2和SO2的相互作用的規律與機理，包括熱力學、界面特性、擴散性能、吸收-解吸機理等，從分子水平揭示離子液體的結構與性能之間的內在聯繫及其定量關係，為具有高效、經濟吸收能力的功能化離子液體的設計

結題摘要

燃煤過程中以CO2為主的溫室氣體的排放，引起全球變暖的現實正不斷地向全世界敲響警鐘。功能離子液體在吸收分離CO2、SO2方面具有高效、經濟、環保等方面的優勢，是一種極具競爭潛力的CO2、SO2分離固定技術。研究探索一種能夠有效改善功能型離子液體吸收分離CO2、SO2性能的方法，對於該項技術在燃煤CO2減排領域的套用具有十分重要的理論和套用價值。課題主要圍繞功能性離子液體在吸收分離燃煤煙氣中CO2和SO2的性能方面進行了富有成效的研究工作，主要內容包括： 運用“兩步合成法”成功合成了胺基咪唑類離子液體，並系統全面地研究了反應溫度、反應時間、溶劑種類、提純條件、不同陰離子置換劑等對胺基咪唑功能離子液體的合成產率、產物純度和合成成本的影響；採用功能性離子液體與醇胺混合以及與常規離子液體混合的方法，對改善胺基咪唑功能離子液體[NH2e-mim][BF4]在CO2中的吸收分離性能進行了有益的嘗試，通過實驗得到了基於較優CO2吸收和解析性能的混合物配比、吸收和解析工藝條件及多次吸收-解析循環中混合物的物化性能變化；考察了三種陰離子基於乳酸鹽的咪唑類，胍鹽類和醇胺類功能化離子液體作對SO2 的吸收性能。以MCM-41為負載材料，採用浸漬蒸發法負載TMGL離子液體，通過各種手段表征負載前後顆粒的結構與性質，進一步研究了負載量、氣流量等因素對負載化離子液體的吸收/解析性能的影響；研究分析了功能性離子液體吸收分離SO2的吸收機理。研究結果表明，[NH2e-mim][BF4]在與醇胺和常規離子液體混合後均極大地降低了其粘度，有效地改善了其CO2的吸收分離性能，[NH2e-mim][BF4]與常規離子液體的混合較其與醇胺的混合在吸收分離CO2的性能的改善上更具優勢；負載顆粒具有較大的比表面積和較好的熱穩定性，且具有更高的SO2吸收速率和解析率，具有可循環再生的優勢。課題嚴格按照項目計畫書的計畫安排，圓滿完成了研究任務，達到了預期的目標。已發表論文7篇，其中國際期刊5篇，國核心心期刊2篇，被SCI收錄5篇，EI收錄6篇；參加會議交流3篇次；培養博士1名，碩士2名。