功能型离子液体吸收分离燃煤烟气中CO2和SO2的研究

开发经济、高效的燃煤烟气CO2捕集技术是实现大规模减排CO2的根本途径。功能化离子液体在吸收分离CO2和SO2方面有很多独特的优势，是一种极具竞争潜力的燃煤烟气净化技术。然而，现有研究多研究常温下离子液体对单一高浓度CO2或SO2的吸收分离，缺乏针对性的对燃煤烟气工况下的酸性气体的协同分离。同时，对离子液体结构与性质之间的关系尚不充分和深入，缺乏对这一过程的微观机理和相互作用机制的深入了解。本申请项目拟针对此开展系统深入的研究，充分利用现代先进的分析手段，结合多学科交叉的知识理论，从离子的概念和层次出发，研究离子液体与传统分子型的CO2和SO2吸收剂在宏观和微观特性上的差异及调控，探索离子液体与CO2和SO2的相互作用的规律与机理，包括热力学、界面特性、扩散性能、吸收-解吸机理等，从分子水平揭示离子液体的结构与性能之间的内在联系及其定量关系，为具有高效、经济吸收能力的功能化离子液体的设计

燃煤过程中以CO2为主的温室气体的排放，引起全球变暖的现实正不断地向全世界敲响警钟。功能离子液体在吸收分离CO2、SO2方面具有高效、经济、环保等方面的优势，是一种极具竞争潜力的CO2、SO2分离固定技术。研究探索一种能够有效改善功能型离子液体吸收分离CO2、SO2性能的方法，对于该项技术在燃煤CO2减排领域的应用具有十分重要的理论和应用价值。. 课题主要围绕功能性离子液体在吸收分离燃煤烟气中CO2和SO2的性能方面进行了富有成效的研究工作，主要内容包括：.运用“两步合成法”成功合成了胺基咪唑类离子液体，并系统全面地研究了反应温度、反应时间、溶剂种类、提纯条件、不同阴离子置换剂等对胺基咪唑功能离子液体的合成产率、产物纯度和合成成本的影响；采用功能性离子液体与醇胺混合以及与常规离子液体混合的方法，对改善胺基咪唑功能离子液体[NH2e-mim][BF4]在CO2中的吸收分离性能进行了有益的尝试，通过实验得到了基于较优CO2吸收和解析性能的混合物配比、吸收和解析工艺条件及多次吸收-解析循环中混合物的物化性能变化；考察了三种阴离子基于乳酸盐的咪唑类，胍盐类和醇胺类功能化离子液体作对SO2 的吸收性能。以MCM-41为负载材料，采用浸渍蒸发法负载TMGL离子液体，通过各种手段表征负载前后颗粒的结构与性质，进一步研究了负载量、气流量等因素对负载化离子液体的吸收/解析性能的影响；研究分析了功能性离子液体吸收分离SO2的吸收机理。. 研究结果表明，[NH2e-mim][BF4]在与醇胺和常规离子液体混合后均极大地降低了其粘度，有效地改善了其CO2的吸收分离性能，[NH2e-mim][BF4]与常规离子液体的混合较其与醇胺的混合在吸收分离CO2的性能的改善上更具优势；负载颗粒具有较大的比表面积和较好的热稳定性，且具有更高的SO2吸收速率和解析率，具有可循环再生的优势。. 课题严格按照项目计划书的计划安排，圆满完成了研究任务，达到了预期的目标。已发表论文7篇，其中国际期刊5篇，国内核心期刊2篇，被SCI收录5篇，EI收录6篇；参加会议交流3篇次；培养博士1名，硕士2名。.