CN109012045A - 一种锂盐/聚醚复合体系吸收二氧化硫的方法 - Google Patents

一种锂盐/聚醚复合体系吸收二氧化硫的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种锂盐/聚醚复合体系吸收二氧化硫的方法。本发明通过将功能型锂盐化合物无引入吸收剂体系，使用等摩尔的醚基聚合物分散功能型锂盐化合物，所得到的锂盐/聚醚复合体系加快了对二氧化硫气体的吸收速率并提高了吸收量，从而实现了二氧化硫气体的高效、高容量及可逆吸收。

Description

一种锂盐/聚醚复合体系吸收二氧化硫的方法
技术领域
本发明属于二氧化硫吸收技术领域，具体涉及一种锂盐/聚醚复合体系吸收二氧化硫的方法。
背景技术
近些年来，化石燃料燃烧所释放的二氧化硫使大气污染加剧，二氧化硫与大气中的水汽结合形成酸雨，影响经济社会发展、人类生存和生态环境，从而引起了国内外学术和工业界的广泛关注，人们迫切要求控制和减少二氧化硫气体的排放。因此，开发高效可逆、经济环保的新材料和新工艺用于吸收封存二氧化硫气体具有重要的意义。
目前，利用石灰石/石膏等传统工艺吸收二氧化硫气体具有成本低、吸收速度快及吸收量大等优点，但是此类吸收剂可再生性能差、吸收后生成的大量低品位石膏存在难以处理等问题，不符合可持续发展的要求。
由于离子液体(ionic liquid)具有稳定性好、挥发性低、气体溶解能力强和可设计性等优点，为二氧化硫气体的工业吸收提供了很好的替代方法。一种方法是利用离子液体进行物理吸附二氧化硫。例如，Huang等测定了含四氟硼酸根、双三氟甲基磺酰亚胺根的胍基离子液体对二氧化硫气体的吸收性能，表明在常压下每摩尔离子液体能吸收1-2摩尔二氧化硫气体，但在减压下吸收量很小(Chem.Commun.2006,4027)。另一种方法是利用离子液体与二氧化硫进行化学反应的方式来吸收二氧化硫气体。例如，Han等首次采用胍基乳酸离子液体来吸收二氧化硫气体，每摩尔离子液体可在常压下吸收1.7摩尔的二氧化硫气体(Angew.Chem.,Int.Ed.2004,2415)。Wang等将唑基季膦型离子液体应用于二氧化硫气体的化学吸收中，得到良好的吸收效果(J.Am.Chem.Soc.2011,11916)。但是强化学作用会导致吸收剂难复原、循环性变差，从而影响了其工业应用。
近年来，从金属盐和聚乙二醇等溶剂出发制备的溶剂化离子液体(solvate ionicliquids)，不仅具有与离子液体相似的性质，而且合成简便绿色。成分之一的聚乙二醇，由于其稳定性好、挥发性低，已经被用作工业上二氧化硫回收装置中的物理吸收剂(专利号：CN200910009058.1)，但是其在低浓度二氧化硫中使用时吸收量低。因此，有必要通过对吸收剂的充分设计，发展一种既简化制备过程、提高吸收剂的稳定性，又容易解吸二氧化硫、提高循环吸收量的二氧化硫吸收剂，从而实现二氧化硫的高容量和低能耗吸收。
发明内容
本发明解决的技术问题是提供了一种锂盐/聚醚复合体系吸收二氧化硫的方法，即通过将功能型锂盐化合物引入吸收剂体系，使用等摩尔的醚基聚合物分散锂盐化合物，所得到的锂盐/聚醚复合体系加快了对二氧化硫气体的吸收速率并提高了吸收量，从而实现了二氧化硫气体的高效、高容量及可逆吸收。
本发明为解决上述技术问题采用如下技术方案，一种锂盐/聚醚复合体系吸收二氧化硫的方法，其特征在于具体过程为：以锂盐/聚醚复合体系作为吸收剂用以吸收二氧化硫气体，在吸收过程中，吸收气体压力为0.001-0.1MPa，吸收温度为20-70℃，吸收时间为0.5-5h；在脱附过程中，通入氮气吹扫，脱附温度为60-100℃，脱附时间为0.5-1.5h，脱附后的锂盐/聚醚复合体系重复循环使用；所述锂盐/聚醚复合体系是由功能型锂盐化合物与醚基聚合物按照摩尔比为1:1进行复合形成的混合溶液，功能型锂盐化合物为双三氟甲磺酰亚胺锂、硫氰酸锂、六氟磷酸锂或四氟硼酸锂，醚基聚合物为三甘醇、四甘醇、八甘醇、三甘醇单甲醚、三甘醇双甲醚、四甘醇单甲醚、四甘醇双甲醚、八甘醇单甲醚或八甘醇双甲醚。
优选的，所述锂盐/聚醚复合体系优选为硫氰酸锂/三甘醇双甲醚复合体系，其中硫氰酸锂与三甘醇双甲醚的摩尔比为1:1。
优选的，所述锂盐/聚醚复合体系是由功能型锂盐化合物与醚基聚合物按照摩尔比为1:1在常温常压下搅拌6-24h制得的。
优选的，所述锂盐/聚醚复合体系作为吸收剂用以吸收二氧化硫，其吸收低浓度二氧化硫的容量明显增加，每克锂盐/聚醚复合体系能够吸收高达0.92克的二氧化硫气体。
本发明所述的锂盐/聚醚复合体系与传统的石灰石/石膏方法、常规离子液体、其它功能化离子液体及单独聚乙二醇吸收剂相比，具有以下优点：(1)锂盐/聚醚复合体系原料易得、合成简单及稳定性好，可以大幅减低吸收和脱附过程中溶剂的挥发和损失；(2)采用锂盐/聚醚复合体系为吸收剂来吸收二氧化硫，吸收低浓度二氧化硫的容量明显增加，每克锂盐/聚醚复合体系可以吸收高达0.92克二氧化硫。
具体实施方式
以下通过实施例对本发明的上述内容做进一步详细说明，但不应该将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明上述内容实现的技术均属于本发明的范围。
实施例1
选取硫氰酸锂与不同醚基聚合物按照摩尔比为1:1的比例在常温常压下混合并搅拌6-24h即制得相应复合体系。在内径为1cm的5mL玻璃容器中，分别加入1g上述制备的锂盐/聚醚复合体系，然后缓慢通入二氧化硫气体，流量为60mL/min，吸收气体压力为0.1MPa，控制温度为20℃，分别吸收0.5h，吸收过程中通过电子分析天平进行称重，二氧化硫气体的吸收结果如表1所示。
表1硫氰酸锂/聚醚复合体系(聚醚不同)对二氧化硫气体吸收的影响
实施例2
选取不同种类的锂盐化合物与三甘醇双甲醚按照摩尔比为1:1的比例在常温常压下混合得到如表2所示的锂盐/聚醚复合体系。按照实施例1中的方法进行二氧化硫吸收，二氧化硫气体的吸收结果如表2所示。
表2硫氰酸锂/聚醚复合体系(锂盐化合物不同)对二氧化硫气体吸收的影响
实施例3
在内径为1cm的5ml玻璃容器中分别加入1g硫氰酸锂/三甘醇双甲醚复(摩尔比为1:1)复合体系，然后缓慢通入二氧化硫气体，流量为60mL/min，分别设置不同的吸收温度、吸收气体压力和吸收时间进行二氧化硫气体的吸收，吸收过程中通过电子分析天平进行称重，二氧化硫气体的吸收结果如表3所示。
表3不同吸收条件对锂盐/聚醚复合体系吸收二氧化硫气体的影响
从表3可以看出，吸收温度和吸收气体压力的不同，二氧化硫气体的吸收量则会有明显变化，吸收温度越高或吸收气体压力越低，所述的锂盐/聚醚复合体系吸收二氧化硫气体的量越低，吸收温度越低或吸收气体压力越高，锂盐/聚醚复合体系吸收二氧化硫气体的量越高。
实施例4
向已吸收二氧化硫气体的锂盐/聚醚(摩尔比为1:1)复合体系中缓慢通入氮气，流量为60mL/min，压力为0.1MPa，控制不同的温度和时间，脱附温度为60-100℃，脱附时间为0.5-1.5h。其脱附结果见表4。
表4不同种类的锂盐/聚醚复合体系对二氧化硫气体脱附的影响
以上显示和描述了本发明的基本原理，主要特征和优点，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围。

Claims (4)

1.一种锂盐/聚醚复合体系吸收二氧化硫的方法，其特征在于具体过程为：以锂盐/聚醚复合体系作为吸收剂用以吸收二氧化硫气体，在吸收过程中，吸收气体压力为0.001-0.1MPa，吸收温度为20-70℃，吸收时间为0.5-5h；在脱附过程中，通入氮气吹扫，脱附温度为60-100℃，脱附时间为0.5-1.5h，脱附后的锂盐/聚醚复合体系重复循环使用；所述锂盐/聚醚复合体系是由功能型锂盐化合物与醚基聚合物按照摩尔比为1:1进行复合形成的混合溶液，功能型锂盐化合物为双三氟甲磺酰亚胺锂、硫氰酸锂、六氟磷酸锂或四氟硼酸锂，醚基聚合物为三甘醇、四甘醇、八甘醇、三甘醇单甲醚、三甘醇双甲醚、四甘醇单甲醚、四甘醇双甲醚、八甘醇单甲醚或八甘醇双甲醚。
2.根据权利要求1所述的锂盐/聚醚复合体系吸收二氧化硫的方法，其特征在于：所述锂盐/聚醚复合体系优选为硫氰酸锂/三甘醇双甲醚复合体系，其中硫氰酸锂与三甘醇双甲醚的摩尔比为1:1。
3.根据权利要求2所述的锂盐/聚醚复合体系吸收二氧化硫的方法，其特征在于：所述锂盐/聚醚复合体系作为吸收剂用以吸收二氧化硫，其吸收低浓度二氧化硫的容量明显增加，每克锂盐/聚醚复合体系能够吸收高达0.92克的二氧化硫气体。
4.根据权利要求1所述的锂盐/聚醚复合体系吸收二氧化硫的方法，其特征在于：所述锂盐/聚醚复合体系是由功能型锂盐化合物与醚基聚合物按照摩尔比为1:1在常温常压下搅拌6-24h制得的。
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