CN102527195A - 一种利用乙酰胺-无机盐低共熔离子液体吸收so2气体的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用乙酰胺无-机盐低共熔离子液体吸收SO2气体的方法，将SO2气体通入低共熔离子液体进行吸收处理，并通过SO2解吸处理实现低共熔离子液体的重复利用，其中，所述低共熔离子液体是由乙酰胺与小分子量的无机盐组成的离子液体。本发明所采用的离子液体具有如下特点：成本低廉、SO2气体吸收容量大、解吸容易、循环使用效果显著、适用于工业连续化操作、可调性好。
Description
技术领域
本发明涉及一种乙酰胺无机盐低共熔离子液体吸收二氧化硫气体的方法，涉及新型化学材料应用技术领域。
背景技术
二氧化硫作为主要大气污染物一直是人们研究的重点，随着脱硫工艺的研究深入，寻找绿色高效的新型吸收剂是当前的迫切任务。
应对脱硫工艺的新要求，离子液体由于其独特的物理化学性质在烟气脱硫方面展现了极好性能。离子液体是由有机阳离子和无机或有机阴离子构成的、在100℃以下呈液体状态的盐类。随着研究的不断深入，人们发现，由某些固体有机分子和特定的离子型化合物按照一定比例混合，可以制备得到室温下呈液体状态的低共熔离子液体，其中既含有离子成分，也包含有一定数量的有机分子。这类低共熔离子液体具备典型离子液体的特点，蒸汽压低、导电性高、化学性质稳定、溶解能力强、室温呈液态等，它们制备过程简单，原料易得，价格低廉，具有良好的应用开发价值和前景。
中国专利200910074801.1公开了一种“用烷基卤代季铵盐离子液体吸收二氧化硫气体的方法”，采用烷基卤代季铵盐离子液体进行二氧化硫气体的吸收。此专利技术相对现有技术具有一定的进步性，但是其中所用离子液体造价成本较高，同时对二氧化硫气体的吸收效果和解吸处理效果不够理想。另外，中国专利201110132899公开了 “一种采用唑基离子液体捕集二氧化硫的方法”，虽然二氧化硫气体的吸收量有了进一步的提高，但其造价成本也更为高昂，仍然不便于与工业应用。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种利用乙酰胺无机盐低共熔离子液体吸收SO2气体的方法，该方法所用离子液体具有如下特点：成本低廉、SO2气体吸收容量大、解吸容易、循环使用效果显著、适用于工业连续化操作、可调性好。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案如下。
一种利用乙酰胺无机盐低共熔离子液体吸收SO2气体的方法，将SO2气体通入离子液体进行吸收，并通过SO2解吸处理实现离子液体的重复利用，其中，所述离子液体由乙酰胺与无机盐MX组成，且其中M为Li、Na、K或Zn，X为Cl或SCN。
作为本发明的一种优选技术方案，所述低共熔离子液体中乙酰胺与无机盐的摩尔比为(2-9)∶1；在10℃-70℃下将SO2气体通入此离子液体进行吸收，至离子液体恒重为止。
作为本发明的一种优选技术方案，所述低共熔离子液体中乙酰胺与无机盐的摩尔比为(2-4)∶1；在10℃-70℃下将SO2气体通入此离子液体进行吸收，至离子液体恒重为止。
作为本发明的一种优选技术方案，所述低共熔离子液体为乙酰胺硫氰酸钾低共熔离子液体，其中乙酰胺与硫氰酸钾的摩尔比为3∶1；在20℃下将SO2气体以30mL/min的速度通入此离子液体进行吸收， 至离子液体恒重为止。
作为本发明的一种优选技术方案，所述低共熔离子液体为乙酰胺硫氰酸钠低共熔离子液体，其中乙酰胺与硫氰酸钠的摩尔比为3∶1；在50℃下将SO2气体以30mL/min的速度通入此离子液体进行吸收，至离子液体恒重为止。
作为本发明的一种优选技术方案，所述低共熔离子液体为乙酰胺氯化锂低共熔离子液体，其中乙酰胺与氯化锂的摩尔比为3∶1；在20℃下将SO2气体以30mL/min的速度通入此离子液体进行吸收，至离子液体恒重为止。
作为本发明的一种优选技术方案，所述低共熔离子液体为乙酰胺氯化锌低共熔离子液体，其中乙酰胺与氯化锌的摩尔比为3∶1；在20℃下将SO2气体以30mL/min的速度通入此离子液体进行吸收，至离子液体恒重为止。
作为本发明的一种优选技术方案，通过减压加热法对吸收过SO2气体的低共熔离子液体进行解吸处理。
作为本发明的一种优选技术方案，通过常压加热法对吸收过SO2气体的低共熔离子液体进行解吸处理。
作为本发明的一种优选技术方案，将吸收过SO2气体的低共熔离子液体置入旋转蒸发器内，在4.24kPa和70℃条件下进行解吸处理，回收低共熔离子液体并重复利用。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本发明所采用的离子液体原料来源广泛，合成成本低，使得本发明提供的二氧化硫吸收方 法运行成本低廉，对于工业产业应用来讲具有巨大的意义；
参看下文实施例当中所记载的试验数据，本发明所采用的低共熔离子液体循环使用效果显著，二氧化硫吸收效率保持在99％以上，说明本发明所用离子液体在成本低廉的同时还具有SO2气体吸收容量大、解吸容易、循环使用效果显著的优点；
同时，本发明的离子液体由乙酰胺与小分子量的无机盐组成，黏性低，流动性好，在吸收SO2气体前后都均以液体状态存在，使得吸收和解吸过程容易实现流水化连续化作业；
除此之外，本发明离子液体的熔点可以通过调整乙酰胺与无机盐的比例进行调节，可调性好，能够适应多种不同的工业场合；
本发明采用的低共熔离子液体还具有以下优势：蒸气压低，避免了传统吸收剂由于自身挥发而造成的损失，同时使得解吸后的SO2较为纯净，可作为硫源生产其它化工产品；工艺绿色无污染，避免了传统吸收剂的二次污染问题。
附图说明
图1是本乙酰胺硫氰酸钾低共熔离子液体的熔点相图，图中，横坐标为硫氰酸钾摩尔分数，纵坐标为熔点，可以从图中方便地找到乙酰胺硫氰酸钾低共熔离子液体在室温下呈液态的区域。
具体实施方式
以下实施例详细说明了本发明。本发明所使用的各种原料及各项设备均为常规市售产品，均能够通过市场购买直接获得。
参看附图1，为本乙酰胺硫氰酸钾低共熔离子液体的熔点相图， 图中，横坐标为硫氰酸钾摩尔分数，纵坐标为熔点，可以从图中方便地找到乙酰胺硫氰酸钾低共熔离子液体在室温下呈液态的区域。与此类似，其他几种低共熔离子液体室温下呈液态的区域也可以从相应的相图中查到，这些相图是经过大量实验绘制的，对于制备这类室温呈液态的离子液体具有指导意义，只需要在图中按照比例选择相应的原料，加热熔融制备即可不同熔点的低共熔离子液体，以适用于不同的工业场合。
实施例1
1)合成乙酰胺无机盐低共熔离子液体的实验装置为反应瓶，冷却装置，抽气真空装置。将准确称量的乙酰胺8.86g(0.15mol)和硫氰酸钾4.86g(0.05mol)混合加入反应瓶，抽去空气，在20-100℃下搅拌0.5-1h，冷却到室温，放置干燥器中保存，定量的得到乙酰胺硫氰酸钾低共熔离子液体，熔点5℃，密度为1.207g/cm3(25℃)；
2)将5g乙酰胺硫氰酸钾低共熔离子液体放入吸收瓶中，于20℃下以30mL/min的速度向吸收瓶中通入二氧化硫气体；每隔十分钟称量吸收瓶的重量直至恒重；获得平衡吸收量为0.588g/g；
3)将上述吸收有SO2的离子液体吸收瓶装于蒸馏瓶中，水泵减压下(4.24kPa)连接于旋转蒸发器，于70℃蒸馏定量得到回收的离子液体，继续应用于下一次的吸收过程；六次循环使用的吸收结果见表1。
表1离子液体循环使用的效果
| 循环次数 | 新离子液体 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
| 吸收量(g/g) | 0.460 | 0.457 | 0.458 | 0.454 | 0.450 | 0.448 | 0.445 |
[0031] 实施例2
1)合成乙酰胺无机盐低共熔离子液体的实验装置为反应瓶，冷却装置，抽气真空装置。将准确称量的乙酰胺8.86g(0.15mol)和硫氰酸钠4.05g(0.05mol)混合加入反应瓶，抽去空气，在20-100℃下搅拌0.5-1h，冷却到室温，放置干燥器中保存，定量的得到乙酰胺硫氰酸钠低共熔离子液体，熔点8℃，密度为1.190g/cm3(25℃)；
2)将5g乙酰胺硫氰酸钠低共熔离子液体放入吸收瓶中，于50℃下以30mL/min的速度向吸收瓶中通入二氧化硫气体；每隔十分钟称量吸收瓶的重量直至恒重；获得平衡吸收量为0.218g/g；
3)解吸操作处理与实施例1类似。
实施例3
1)合成乙酰胺无机盐低共熔离子液体的实验装置为反应瓶，冷却装置，抽气真空装置。将准确称量的乙酰胺8.86g(0.15mol)和氯化锂2.12g(0.05mol)混合加入反应瓶，抽去空气，在20-100℃下搅拌0.5-1h，冷却到室温，放置干燥器中保存，定量的得到乙酰胺氯化锂低共熔离子液体，熔点17℃，密度为1.129g/cm3(25℃)；
2)将5g乙酰胺氯化锂低共熔离子液体放入吸收瓶中，于20℃下以30mL/min的速度向吸收瓶中通入二氧化硫气体；每隔十分钟称量吸收瓶的重量直至恒重；获得平衡吸收量为0.494g/g；
3)解吸操作处理与实施例1类似。
实施例4
1)合成乙酰胺无机盐低共熔离子液体的实验装置为反应瓶，冷 却装置，抽气真空装置。将准确称量的乙酰胺8.86g(0.15mol)和氯化锌6.82g(0.05mol)混合加入反应瓶，抽去空气，在20-100℃下搅拌0.5-1h，冷却到室温，放置干燥器中保存，定量的得到乙酰胺氯化锌低共熔离子液体，熔点8℃，密度为1.414g/cm3(25℃)；
2)将5g乙酰胺氯化锌低共熔离子液体放入吸收瓶中，于20℃下以30mL/min的速度向吸收瓶中通入二氧化硫气体。每隔十分钟称量吸收瓶的重量直至恒重；获得平衡吸收量为0.333g/g
3)解吸操作处理与实施例1类似。
上述描述仅作为本发明可实施的技术方案提出，不作为对其技术方案本身的单一限制条件。
Claims (10)
1.一种利用乙酰胺无机盐低共熔离子液体吸收SO2气体的方法，将SO2气体通入离子液体进行吸收，并通过SO2解吸处理实现离子液体的重复利用，其特征在于：所述离子液体由乙酰胺与无机盐MX组成，且其中M为Li、Na、K或Zn，X为Cl或SCN。
2.根据权利要求1所述的利用乙酰胺无机盐低共熔离子液体吸收SO2气体的方法，其特征在于：所述低共熔离子液体中乙酰胺与无机盐的摩尔比为(2-9)∶1；在10℃-70℃下将SO2气体通入此离子液体进行吸收，至离子液体恒重为止。
3.根据权利要求1所述的利用乙酰胺无机盐低共熔离子液体吸收SO2气体的方法，其特征在于：所述低共熔离子液体中乙酰胺与无机盐的摩尔比为(2-4)∶1；在10℃-70℃下将SO2气体通入此离子液体进行吸收，至离子液体恒重为止。
4.根据权利要求1或2或3所述的利用乙酰胺无机盐低共熔离子液体吸收SO2气体的方法，其特征在于：所述低共熔离子液体为乙酰胺硫氰酸钾低共熔离子液体，其中乙酰胺与硫氰酸钾的摩尔比为3∶1；在20℃下将SO2气体以30mL/min的速度通入此离子液体进行吸收，至离子液体恒重为止。
5.根据权利要求1或2或3所述的利用乙酰胺无机盐低共熔离子液体吸收SO2气体的方法，其特征在于：所述低共熔离子液体为乙酰胺硫氰酸钠低共熔离子液体，其中乙酰胺与硫氰酸钠的摩尔比为3∶1；在50℃下将SO2气体以30mL/min的速度通入此离子液体进行吸收，至离子液体恒重为止。
6.根据权利要求1或2或3所述的利用乙酰胺无机盐低共熔离子液体吸收SO2气体的方法，其特征在于：所述低共熔离子液体为乙酰胺氯化锂低共熔离子液体，其中乙酰胺与氯化锂的摩尔比为3∶1；在20℃下将SO2气体以30mL/min的速度通入此离子液体进行吸收，至离子液体恒重为止。
7.根据权利要求1或2或3所述的利用乙酰胺无机盐低共熔离子液体吸收SO2气体的方法，其特征在于：所述低共熔离子液体为乙酰胺氯化锌低共熔离子液体，其中乙酰胺与氯化锌的摩尔比为3∶1；在20℃下将SO2气体以30mL/min的速度通入此离子液体进行吸收，至离子液体恒重为止。
8.根据权利要求1所述的利用乙酰胺无机盐低共熔离子液体吸收SO2气体的方法，其特征在于：通过减压加热法对吸收过SO2气体的低共熔离子液体进行解吸处理。
9.根据权利要求1所述的利用乙酰胺无机盐低共熔离子液体吸收SO2气体的方法，其特征在于：通过常压加热法对吸收过SO2气体的低共熔离子液体进行解吸处理。
10.根据权利要求1所述的利用乙酰胺无机盐低共熔离子液体吸收SO2气体的方法，其特征在于：将吸收过SO2气体的低共熔离子液体置入旋转蒸发器内，在4.24kPa和70℃条件下进行解吸处理，回收低共熔离子液体并重复利用。
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