CN102151468B - 一种采用高稳定碱性离子液体捕集二氧化碳的方法 - Google Patents

一种采用高稳定碱性离子液体捕集二氧化碳的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN102151468B
CN102151468B CN2010105935197A CN201010593519A CN102151468B CN 102151468 B CN102151468 B CN 102151468B CN 2010105935197 A CN2010105935197 A CN 2010105935197A CN 201010593519 A CN201010593519 A CN 201010593519A CN 102151468 B CN102151468 B CN 102151468B
Authority
CN
China
Prior art keywords
carbon dioxide
phosphorus
ionic liquid
hexyl
triazoles
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN2010105935197A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102151468A (zh
Inventor
王从敏
戴胜
李浩然
罗小燕
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Zhejiang University ZJU
Original Assignee
Zhejiang University ZJU
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Zhejiang University ZJU filed Critical Zhejiang University ZJU
Priority to CN2010105935197A priority Critical patent/CN102151468B/zh
Publication of CN102151468A publication Critical patent/CN102151468A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102151468B publication Critical patent/CN102151468B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A50/00—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
    • Y02A50/20—Air quality improvement or preservation, e.g. vehicle emission control or emission reduction by using catalytic converters
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/151—Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions, e.g. CO2

Abstract

本发明涉及一种捕集二氧化碳的方法，是一种采用高稳定碱性离子液体捕集二氧化碳的方法，是以一种弱碱性的季磷型离子液体为吸收剂来吸收二氧化碳气体，吸收压力为0.0001～0.2MPa，吸收温度为10℃～70℃，吸收时间为0.1～2小时；吸收的二氧化碳十分容易脱附，脱附温度在80～150℃之间，脱附时间在0.1～3小时之间，本发明将高稳定性的碱性离子液体应用于二氧化碳的化学捕集中，从而实现二氧化碳高容量、低能耗、可循环的捕集方法，为二氧化碳的工业捕集提供有潜力的方法。

Description

一种采用高稳定碱性离子液体捕集二氧化碳的方法
技术领域
本发明涉及一种捕集二氧化碳的方法，具体地说，是一种将高稳定性的碱性离子液体应用于二氧化碳的化学捕集中，从而实现二氧化碳高容量、低能耗、可循环的捕集方法，为二氧化碳的工业捕集提供有潜力的方法。
背景技术
随着经济社会的快速发展，温室效应所带来的气候变化已经越来越成为人类所面临的重大环境问题。近些年来，二氧化碳作为一种主要的温室气体，其排放量逐年升高，加剧了温室效应，严重影响了人类生存和生态环境，其捕集、封存和利用引起了国内外的广泛关注。此外，二氧化碳还可以转化为各种有机化工原料或化学燃料，是重要的碳一原料，因此，开发二氧化碳吸收分离技术是全球共同关注的热点问题。
目前，传统的工业捕集二氧化碳的方法是醇胺吸收法，具有成本低、吸收快、容量大等优点，但也存在一些局限性：如溶剂易挥发，设备易腐蚀，吸收剂易氧化及再生能耗高等。近些年来，离子液体由于具有稳定性好、挥发性低、二氧化碳溶解能力强、可设计性等优点，为二氧化碳的工业捕集提供了很好的替代方法。许多研究者采用实验及理论方法研究了二氧化碳在不同离子液体中的溶解性，如Blanchard等(Nature，399，28，1999)测定了二氧化碳在6种不同咪唑型离子液体不同压力下的溶解度，表明二氧化碳在离子液体中的溶解度在高压下较大，但在常压下较小。和醇胺法相比，二氧化碳在离子液体中的物理捕集的吸收能较小，约为20kJ mol-1，仅为醇胺法的四分之一左右。另一种方法是采用功能化的离子液体来进行二氧化碳的化学捕集，如，Davis等(J.Am.Chem.Soc.，124，926，2004)首次采用含胺基的咪唑型离子液体来吸收二氧化碳，表明该离子液体在常压下可吸收约0.5摩尔二氧化碳每摩尔离子液体，后来，许多研究者发展了其它含氨基的季磷型、咪唑型离子液体及含氨基酸阴离子的季磷型离子液体。目前，功能化离子液体化学捕集的主要问题是，吸收能大，一般大于80kJ mol-1，不易脱附。此外，有人测定了加压下二氧化碳在聚离子液体中的溶解度，表明二氧化碳在聚离子液体中的溶解度约为普通咪唑型离子液体的6-8倍，但常压下吸收容量仍然较小，一般小于0.1摩尔二氧化碳每摩尔离子液体。因此，在各种利用离子液体捕集二氧化碳的方法中，物理吸收尽管吸收能较小，但吸收容量太小；而化学吸收尽管吸收容量大，但吸收能较大。需要发展一种二氧化碳吸收能低(＜60kJ mol-1)、但吸收容量大(＞0.9摩尔/摩尔)、吸附速率快的新型离子液体捕集的方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种节能的、高容量的碱性离子液体捕集二氧化碳的新方法，是以一种新型的季磷型碱性离子液体为吸收剂来吸收二氧化碳气体，实现二氧化碳高容量、低能耗、快速的吸收。
本发明的具体技术方案如下：
本发明是一种采用高稳定碱性离子液体捕集二氧化碳的方法，是以一种弱碱性的季磷型离子液体为吸收剂来吸收二氧化碳气体，吸收压力为0.0001～0.2MPa，吸收温度为10℃～70℃，吸收时间为0.1～2小时；吸收的二氧化碳十分容易脱附，脱附温度在80～150℃之间，脱附时间在0.1～3小时之间。
本发明所述的弱碱性的季磷型离子液体为十四烷基三己基磷三唑、十四烷基三己基磷四唑、十四烷基三己基磷吲哚、十四烷基三己基磷苯三唑、丙基三己基磷三唑、丙基三己基磷四唑、丙基三己基磷吲哚、丙基三己基磷苯三唑、丁基三己基磷三唑、丁基三己基磷四唑、丁基三己基磷吲哚、丁基三己基磷苯三唑、乙基三丁基磷三唑、乙基三丁基磷四唑、乙基三丁基磷吲哚和乙基三丁基磷苯三唑等的一种，优选为十四烷基三己基磷三唑。
本发明所述的二氧化碳的优选吸收压力在0.01到0.1MPa之间。
本发明所述的二氧化碳的优选吸收温度20℃～50℃之间。
本发明所述的二氧化碳的优选吸收时间在0.5～1小时之间。
本发明所述的二氧化碳的优选脱附温度可在80℃～110℃之间。
本发明所述的二氧化碳的优选脱附时间在0.4～1小时之间。
本发明所述的二氧化碳的吸收能在-20kJ mol-1到-60kJ mol-1之间。
这些离子液体可以按照文献的方法(J.Am.Chem.Soc.，127，2398，2005)，以三唑、四唑、苯三唑等和取代烷基磷氢氧化物为原料，通过酸碱中和法反应得到，其中取代烷基氢氧化物可通过强碱性阴离子交换树脂法来合成，这些离子液体的稳定性很高，分解温度大于300℃。
本发明的有益效果：
与传统方法相比，本发明所采用的方法十分新颖的，具有如下特性：
1)采用高稳定的季磷型碱性离子液体为催化剂，避免了体系吸收二氧化碳后氢键网络的形成，降低了体系吸收二氧化碳后的粘度，明显加快了反应的速度；
2)由于采用了功能化的碱性离子液体来捕集二氧化碳，使吸收容量明显提高，可达到1摩尔/摩尔离子液体；
3)由于采用了弱碱性的离子液体，降低了二氧化碳的吸收能，使二氧化碳的化学吸收能低于60kJ mol-1。
具体实施方式
本发明通过以下的实施例作更为全面的描述：
实施例1
在一内径为1cm的5ml玻璃容器中，加入离子液体十四烷基三己基磷三唑1.2g(0.02mol)，然后缓慢通入二氧化碳气体，流量60ml/min，压力0.1MPa，控制吸收温度为20℃，控制吸收时间为0.5小时，称重表明该离子液体中二氧化碳的吸收容量为0.95摩尔/摩尔离子液体。该离子液体的吸收能为-56kJ mol-1。
实施例2-7
类似于实施例1，控制二氧化碳气体压力为0.1MPa，吸收温度为20℃，改变离子液体的种类，二氧化碳吸收的结果如下表(表1)：
表1不同离子液体种类对二氧化碳捕集的影响
Figure GDA0000049794340000031
实施例8-16
类似于实施例1，采用十四烷基三己基磷三唑为吸收剂，吸收二氧化碳气体，改变吸收温度、气体压力和吸收时间等条件，吸收结果如下表(表2)：
表2不同吸收条件对二氧化碳吸收的影响
Figure GDA0000049794340000041
实施例17
在一内径为1cm的5ml玻璃容器中，加入已吸收二氧化碳的离子液体十四烷基三己基磷三唑1.3g(0.02mol)，然后缓慢通入氮气，流量60ml/min，压力0.1MPa，控制脱附温度为80℃，控制脱附时间为0.5小时，称重表明该离子液体中吸收的二氧化碳已完全脱附。
实施例18-23
类似于实施例17，控制氮气压力为0.1MPa，流量60ml/min，改变离子液体的种类和脱附的温度，脱附的结果如下表(表3)：
表3不同离子液体种类对二氧化碳脱附的影响
Figure GDA0000049794340000051

Claims (9)

1.一种采用高稳定碱性离子液体捕集二氧化碳的方法，其特征是以一种弱碱性的季磷型离子液体为吸收剂来吸收二氧化碳气体，吸收压力为0.0001～0.2 MPa，吸收温度为10℃～70℃，吸收时间为0.1～2小时；吸收的二氧化碳十分容易脱附，脱附温度在80～150℃之间，脱附时间在0.1～3小时之间。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述的弱碱性的季磷型离子液体为十四烷基三己基磷三唑、十四烷基三己基磷四唑、十四烷基三己基磷吲哚、十四烷基三己基磷苯三唑、丙基三己基磷三唑、丙基三己基磷四唑、丙基三己基磷吲哚、丙基三己基磷苯三唑、丁基三己基磷三唑、丁基三己基磷四唑、丁基三己基磷吲哚、丁基三己基磷苯三唑、乙基三丁基磷三唑、乙基三丁基磷四唑、乙基三丁基磷吲哚和乙基三丁基磷苯三唑中的一种。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于所述的弱碱性的季磷型离子液体为十四烷基三己基磷三唑。
4.根据权利要求1或2或3所述的方法，其特征在于所述的二氧化碳的吸收压力在0.01到0.1MPa之间。
5.根据权利要求1或2或3所述的方法，其特征在于所述的二氧化碳的吸收温度20℃～50℃之间。
6.根据权利要求1或2或3所述的方法，其特征在于所述的二氧化碳的吸收时间在0.5～1小时之间。
7.根据权利要求1或2或3所述的方法，其特征在于所述的二氧化碳的脱附温度可在80℃～110℃之间。
8.根据权利要求1或2或3所述的方法，其特征在于所述的二氧化碳的脱附时间在0.4～1小时之间。
9.根据权利要求1或2或3所述的方法，其特征在于所述的二氧化碳的吸收能在-20 kJ mol-1到-60 kJ mol-1之间。
CN2010105935197A 2010-12-17 2010-12-17 一种采用高稳定碱性离子液体捕集二氧化碳的方法 Expired - Fee Related CN102151468B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2010105935197A CN102151468B (zh) 2010-12-17 2010-12-17 一种采用高稳定碱性离子液体捕集二氧化碳的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2010105935197A CN102151468B (zh) 2010-12-17 2010-12-17 一种采用高稳定碱性离子液体捕集二氧化碳的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102151468A CN102151468A (zh) 2011-08-17
CN102151468B true CN102151468B (zh) 2013-04-10

Family

ID=44433339

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2010105935197A Expired - Fee Related CN102151468B (zh) 2010-12-17 2010-12-17 一种采用高稳定碱性离子液体捕集二氧化碳的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102151468B (zh)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102618333A (zh) * 2012-03-21 2012-08-01 辽宁科技大学 用离子液体脱除高炉净煤气中co2的方法
CN102921281B (zh) * 2012-11-12 2015-05-20 浙江大学 一种利用多位点协同效应来明显提高碳捕集性能的方法
CN103059062B (zh) * 2012-12-11 2015-06-03 宁波豪城合成革有限公司 功能化离子液体及其应用
CN103752134B (zh) * 2014-01-08 2015-10-28 浙江大学 一种离子液体高效节能碳捕集的方法
CN104437001A (zh) * 2014-10-27 2015-03-25 河南师范大学 一种采用吡啶基功能化离子液体捕集二氧化硫的方法
CN105920992B (zh) * 2016-06-21 2018-08-21 浙江大学 一种利用碱性功能化离子液体捕集一氧化氮的方法
CN105944507A (zh) * 2016-06-21 2016-09-21 浙江大学 一种利用光响应离子液体的顺反异构效应调控碳捕集的方法
CN110141935B (zh) * 2019-05-13 2021-06-01 华侨大学 一种用于二氧化碳捕集的功能化离子液体相变体系及应用

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2203240A1 (en) * 2007-10-22 2010-07-07 Alstom Technology Ltd Multi-stage co2 removal system and method for processing a flue gas stream
CN101804292A (zh) * 2010-03-25 2010-08-18 南京大学 专用于co2气体吸收分离的由功能化离子液体活化的mdea配方溶液

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2203240A1 (en) * 2007-10-22 2010-07-07 Alstom Technology Ltd Multi-stage co2 removal system and method for processing a flue gas stream
CN101804292A (zh) * 2010-03-25 2010-08-18 南京大学 专用于co2气体吸收分离的由功能化离子液体活化的mdea配方溶液

Also Published As

Publication number Publication date
CN102151468A (zh) 2011-08-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102151468B (zh) 一种采用高稳定碱性离子液体捕集二氧化碳的方法
CN101993378B (zh) 用于吸收酸性气体的含胺基离子液体及其制备方法与应用
Yuan et al. Experimental study of CO2 absorption in aqueous cholinium-based ionic liquids
Ma et al. “Molecular basket” sorbents for separation of CO2 and H2S from various gas streams
CN102274674B (zh) 一种采用高稳定取代酚基离子液体捕集二氧化碳的方法
Ashley et al. Nanomaterials and processes for carbon capture and conversion into useful by‐products for a sustainable energy future
CN102160963B (zh) 一种采用唑基离子液体捕集二氧化硫的方法
CN102921281B (zh) 一种利用多位点协同效应来明显提高碳捕集性能的方法
Xu et al. A highly tunable approach to enhance CO2 capture with liquid alkali/amines
CN102794095B (zh) 三(2-氨乙基)胺作为二氧化碳吸收剂方面的应用
CN102451597A (zh) 一种用于捕集二氧化碳的离子液体溶液
CN103432868B (zh) 一种利用熵效应实现高效节能碳捕集的方法
CN111606814A (zh) 一种含柠嗪酸阴离子的离子液体及其在碘吸收中的应用
CN109529555B (zh) 基于非质子有机物的低共熔溶剂及利用其高效吸收二氧化硫的方法
CN102794082B (zh) 一种捕集二氧化碳的混合溶剂
Zhang et al. Solid base LDH-catalyzed ultrafast and efficient CO2 absorption into a tertiary amine solution
Zhu et al. Large-scale synthesis of MgCl2· 6NH3 as an ammonia storage material
CN202893159U (zh) 三氯蔗糖生产尾气回收装置
Wotzka et al. Adsorptive capture of CO2 from air and subsequent direct esterification under mild conditions
CN103127815B (zh) 一种利用卤硫作用提高二氧化硫捕集性能的方法
CN202605975U (zh) 一种用于烟气脱碳的高、中压再生装置
WO2022253256A1 (zh) 一种利用二氧化碳和水合成甲醇的装置及方法
CN103143234A (zh) 一种含腈基的阴离子功能化离子液体捕集二氧化硫的方法
CN103521036A (zh) 一种采用金属螯合型离子液体捕集二氧化硫的方法
CN112588083B (zh) 一种高效捕集二氧化碳的方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20130410

Termination date: 20151217

EXPY Termination of patent right or utility model