CN109550365B - 一种离子液体吸收剂及提高离子液体吸收性能的方法 - Google Patents

一种离子液体吸收剂及提高离子液体吸收性能的方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种用于脱除H2S的离子液体吸收剂及一种提高离子液体吸收性能的方法。该离子液体吸收剂由以下成分组成:壳聚糖1%‑5%(质量份数),咪唑型金属基离子液体。本发明中利用离子液体的挥发性低和热稳定性好以及金属基团和溶解的天然氨基(来源于壳聚糖)对H2S强化吸收的特点,制备了一种吸收效率高、挥发损失小、再生能力强、低成本的离子液体吸收剂。溶解一定质量的壳聚糖能够有效提高咪唑型金属基离子液体的吸收性能。应用该吸收剂,可快速高效的吸收生物以及工业生产过程中所产生的H2S气体,避免了酸性气体对金属部件的腐蚀,防止催化剂中毒,消除环境污染,同时也是一种降低离子液体成本且经济环保的生物质资源化利用途径。

Description

一种离子液体吸收剂及提高离子液体吸收性能的方法
技术领域
本发明涉及一种用于脱除硫化氢的离子液体吸收剂以及提高离子液体吸收性能的方法,属于气态污染物净化领域。
背景技术
硫化氢(H2S)是一种恶臭、剧毒、强腐蚀性的气体,存在于天然气田、油田、煤气化产物、壳聚糖厌氧发酵过程中。由于硫化氢的存在,常常会发生管道、仪器设备等的腐蚀和损坏问题,还会造成催化剂中毒。同时,硫化氢因具有剧毒还严重地威胁人身安全,容易诱发安全事故,造成人员伤亡,在燃料燃烧过程中,其氧化产物SO2会带来环境污染,因此,必须对H2S予以脱除。
迄今为止的沼气脱硫工艺主要有干法脱硫、湿法脱硫和生物脱硫。代表性的脱硫工艺有醇胺吸收脱硫、Claus硫磺回收工艺、固体吸附脱硫工艺和液相氧化脱硫工艺。醇胺吸收脱硫工艺是用于脱除工业气体中包括H2S在内的多种有害组分的现有方法中应用较普遍的一种。该法所用溶剂一般为烷醇胺类。虽然这类方法经历一系列改进,但在实用过程中仍然会遇到腐蚀、溶液降解及发泡等操作困难,此外,醇胺吸收法实质上只是对气体中的H2S进行提浓,解吸后所得到的H2S尚需作进一步处理;Claus脱硫工艺经过多年的发展,已经相当成熟,尤其近年来在Claus过程催化剂的研究开发方面已取得长足进展,但该过程仍存在以下问题:1)工艺过程复杂,流程长,设备投资大;2)被氧化的H2S必须严格控制,操作条件也比较苛刻;3)尾气中H2S和SO2的浓度仍然很高,可达5000~12000 ppm或者更高,不仅产生二次污染,而且造成资源浪费;4)只有在酸气中H2S浓度较高时才比较经济。
目前开发的固体吸附脱硫工艺主要有:活性炭法、氧化锌法、分子筛法、锰矿法、离子交换树脂法等。固体吸附法通常脱硫负荷较低,多用于气体精细脱硫。大部分固体吸附脱硫工艺由于需要更换脱硫剂而不能连续操作,还有一些固体吸附法如锰矿法、氧化锌法等,脱硫剂均不能再生,脱硫饱和后要废弃,这样一方面会造成环境问题,另一方面会增加脱硫成本。
生物脱硫虽然条件温和、能耗少、成本低且废物排放较少,但该技术总体上仍然处于研究开发阶段,仍然有诸多技术难题与挑战。特别是脱硫生物的稳定增殖培养、生物适宜环境条件的控制等工程应用还处于探索阶段,未得到实际的工程化广泛应用。
一般情况下,湿法可以在温度不高的温和条件下处理含量高且气流量大的酸性气体,可用于粗脱硫,而干法可以适应很宽温度范围的酸性气体的处理,处理精度高。但上述工艺经常与实际生产难以协调。在湿法处理工艺中,由于脱硫体系均采用水溶液体系,而整体反应的结果将产生副产物水,由此随反应的进行,溶液体系不断被稀释,导致脱硫剂活性浓度降低,并可能伴生降解性失活,最终在生产工艺上必须不断地补充活性成分,结果必然产生大量的废水等污染物。不仅如此,由于水相反应体系无法适应高温特点,结果在众多较高温度的生产工艺应用过程中必须采用先降温至室温再进行处理,导致大量的显热被浪费,并由此延长了工艺流程而增加运行费用。相对而言,尽管干法处理工艺能够很好的适应高温的反应特点,但是生产工艺过程中的酸性气体的大流量和高浓度特点,极易造成干法脱硫剂的粉化等负面效应。
寻找稳定性好、组成相对简单且脱硫效率高的液相脱硫剂是当前的主要课题。在发展“低碳经济”的大背景下,离子液体(ILs, ionic liquids)已经作为一种新型有机溶媒引入气体净化领域。作为绿色可设计溶剂,离子液体几乎没有挥发性,具有优良的气体溶解能力和可调的物化性能,与传统H2S吸收剂相比具有先天的优势:一方面,离子液体不会因为自身的挥发带来损失,净化后的气体中不会含有吸收剂组分;另一方面,离子液体使用的温度范围广(0-300 oC),对设备腐蚀性小。目前,对硫化氢的吸收大多是采用功能化离子液体,即采用化学制备的方法引入氨基、金属基或其他碱性官能团的离子液体,设计合成具有高效选择性吸收硫化氢的离子液体,从而提高传统离子液体对硫化氢的吸收能力。此方面已有多项专利和申请专利产生,例如:张建敏等发明的“氨基酸类离子液体用于酸性气体吸收”,该离子液体的阴离子为氨基酸、氨基酸衍生物、或类似氨基酸结构离子,对离子为咪唑类阳离子、膦类阳离子、胍类阳离子、胺类阳离子、铵盐阳离子等,经浸渍工艺负载到硅胶等多孔固体上可以作为二氧化碳、二氧化硫等酸性气体(如烟道气、机动车尾气等)的吸收剂。(中国专利申请号CN200510073345.0,公开号CN1709553)。一些生物质含有天然的活性基团,如氨基、羟基等,在地球上存量大,是一种廉价易得的绿色安全材料,有些难溶于水及一般有机溶剂,但在离子液体中具有理想的溶解性。采用天然生物质作为功能基团供体代替化学嫁接的基团,直接溶解于特定离子液体中实现功能改性,降低离子液体成本的同时显著提高其对硫化氢的吸收性能。
发明内容
本发明的目的是将湿法脱硫的高吸收与干法脱硫的高精度特点有机结合,针对上述现有脱硫技术的负面问题,负载型离子液体中有效脱硫成分含量低、传统离子液体脱硫效率低、功能化离子液体成本高等问题,提供一种低成本的提高离子液体吸收硫化氢能力的方法,在离子液体中溶解生物质壳聚糖,从而引入特定功能性基团,实现对离子液体吸收剂的改性,从而提高其吸收硫化氢的能力。该方法操作简单,采用天然生物质作为功能基团供体代替化学嫁接的基团,对硫化氢的脱除效果优于化学性氨基供体的离子液体,是一种降低离子液体成本且环保经济的生物质资源化利用途径。
本发明中的离子液体吸收剂,为壳聚糖改性离子液体,即溶解1%-5%(质量份数)壳聚糖的离子液体。
优选的,离子液体为咪唑型金属基离子液体。其中,咪唑型金属基离子液体为取代咪唑盐与金属离子形成的。所述取代咪唑盐为烷基取代的咪唑盐。所述取代咪唑盐的负离子为Cl-
更优选的,所述取代咪唑盐包括:氯化1-乙基-3-甲基咪唑([Emim]Cl),氯化1-丁基-3-甲基咪唑([Bmim]Cl)、氯化1-己基-3-甲基咪唑([Hmim]Cl)。
优选的,所述金属为固态金属,铁、铜、锌、镍和钴。更优选的,所述金属为铁、铜和锌。所述金属离子来自于相应金属的氯化物。
更优选的,咪唑型金属基离子液体包括[Emim]Cl·FeCl3、[Bmim]Cl·FeCl3、[Hmim]Cl·FeCl3、[Emim]Cl·CuCl2、[Bmim]Cl·CuCl2、[Hmim]Cl·CuCl2、 [Emim]Cl·ZnCl2、[Bmim]Cl·ZnCl2、[Hmim]Cl·ZnCl2
优选的,壳聚糖脱乙酰度为95%。
所述的壳聚糖改性离子液体吸收剂的制备方法,其特征在于吸收剂的制备选择下列方法之一:
(1)对于粘度较低(303 K低于300 cP)的咪唑型金属基离子液体,可将壳聚糖直接溶解于目标离子液体中;
(2)对于粘度较高(303 K高于300 cP)的咪唑型金属基离子液体,可先将壳聚糖溶解于咪唑型非金属基离子液体中,再引入金属基团。所述引入金属基团的方法为加入金属盐。所述咪唑型非金属基离子液体是低粘度的,其粘度明显低于相应的咪唑型金属基离子液体。
优选的,所述壳聚糖改性离子液体吸收剂的制备方法,包括下列步骤:制备途径(1)的具体步骤为:在超声或磁力搅拌辅助下,将1%-5%(质量份数,下同)的壳聚糖以少量逐渐添加的方式溶解于离子液体中,溶解温度为50-100℃,溶解时间为5-20 min。优选的,超声功率为175-200 W或磁力搅拌速率为10-1500 rpm。更有选的,此合成步骤中离子液体包括[Emim]Cl·FeCl3、[Bmim]Cl·FeCl3、[Emim]Cl·ZnCl2、[Bmim]Cl·ZnCl2
制备途径(2)的具体步骤为:在超声或磁力搅拌辅助下,将1%-5%的壳聚糖以少量逐渐添加的方式溶解于对应的低粘度咪唑型非金属基离子液体中,温度为50-100 ℃,溶解时间为5-20 min;再加入功能化成分。加入功能化成分后搅拌12~36小时。
优选的,超声功率为175-200 W或磁力搅拌速率为10-1500 rpm。优选的,壳聚糖的溶解在功能化离子液体的制备之前完成。所述功能化成分为金属氯化物。更优选的,此合成步骤中离子液体包括 [Hmim]Cl·FeCl3、[Emim]Cl·CuCl2、[Bmim]Cl·CuCl2、[Hmim]Cl·ZnCl2、[Hmim]Cl·CuCl2
优选的,壳聚糖在离子液体中的溶解需要经过加热处理,加热温度为50℃以上。更优选的,加热温度为70℃。
优选的,壳聚糖的溶解采用超声处理,功率为180-200 W;磁力搅拌速率为100-1000 rpm;时间为10-15 min。更有选的,超声处理功率为180 W,时间为10分钟。
本发明还提供所述的离子液体吸收剂的用途,用于脱除硫化氢。
本发明的有益效果是:采用壳聚糖作为氨基供体,避免人工嫁接功能基团,减少资源消耗,降低离子液体吸收剂的成本,添加生物质氨基能够显著提高咪唑型金属基离子液体对硫化氢的捕集能力,处理H2S效率高,同时又是一种降低离子液体成本且环保经济的生物质资源化利用途径。
与现有硫化氢吸附剂相比,本发明设计并制备用于天然气脱硫的壳聚糖改性离子液体吸收剂,化学稳定性高、挥发性极低、具有强化吸收硫化氢能力,是一种理想的气体吸收剂,集氨基和金属离子于一体,可实现对H2S气体的快速高效脱除,无论是从经济还是效率方面都具有较好的应用前景。
附图说明
图1硫化氢吸收实验装置图。其中:A:硫化氢气体,B:减压阀,C:气体流量计,D:湿法吸收装置,E:加热装置,F:H2S气体分析仪,G:尾气吸收装置。
图2 不同比例壳聚糖溶解于[Emim]Cl·FeCl3吸收剂的脱硫效率曲线。
图3 1%壳聚糖溶解于[Emim]Cl·FeCl3吸收剂不同温度下的脱硫效率曲线。
图4 不同比例壳聚糖溶解于[Emim]Cl·ZnCl2吸收剂的脱硫效率曲线。
图5 不同比例壳聚糖溶解于[Bmim]Cl·ZnCl2吸收剂的脱硫效率曲线。
图6 5%壳聚糖溶解于[Emim]Cl·ZnCl2吸收剂不同温度下的脱硫效率曲线。
图7 不同比例壳聚糖溶解于[Bmim]Cl·CuCl2吸收剂的脱硫效率曲线。
图8 不同比例壳聚糖溶解于[Hmim]Cl·FeCl3吸收剂的脱硫效率曲线。
图9 不同比例壳聚糖溶解于[Hmim]Cl·ZnCl2吸收剂的脱硫效率曲线。
图10 不同比例壳聚糖溶解于[Hmim]Cl·CuCl2吸收剂的脱硫效率曲线。
图11 0%和1%壳聚糖溶解于[Emim]Cl·FeCl3和[Bmim]Cl·FeCl3吸收剂的脱硫效率曲线。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明,但本发明并不限于下述实施例,在不脱离权利要求书所述宗旨的范围下,所有变化实施都包括在本发明的技术范围内。
所述壳聚糖改性离子液体作为吸收剂在吸收硫化氢时,具体方法为:
(1)取离子液体5 g或10 g,按照本发明所述的方法合成壳聚糖改性离子液体吸收剂。
(2)常压条件下,将流速为100 ml/min,浓度为1000 ppm的硫化氢气体(平衡气为氮气),通入盛有壳聚糖改性离子液体吸收剂吸收管中。控制反应温度为30 oC-90 ℃,吸收时间为1 h。吸收之后的硫化氢气体浓度检测采用H2S气体分析仪,吸收装置采用带有气泡分散板的U型玻璃管。硫化氢吸收实验装置图见图1。改变温度的实验是通过集热式磁力搅拌器设置温度进行控制,达到改变吸收管环境温度的目的。
(3)测试时具体操作步骤:
①将氮气瓶、H2S气瓶依次打开,分别通过相应的气体质量流量计进行控制,分别调整到90 mL/min和10 mL/min,气体混合,稳定气路15 min。
②待气体混合稳定后,转动球阀,使混合气体直接通入到分析仪中,测定初始浓度,5分钟后记录分析仪中的读数。
③在分析仪中通空气5 min,使分析仪读数降至0。
④将混合气体通入吸收管中,进行吸收,5分钟后将反应后的气体通入分析仪,然后再过5分钟后读数并记录。重复进行步骤③
⑤重复进行步骤④到合适的时间。
⑥实验完成后,按H2S气瓶、氮气瓶的顺序依次关闭,然后再关分析仪、风机等设备。
实施例1:
本实施例的壳聚糖改性离子液体吸收剂制备方法如下:壳聚糖分别取0%,1%,3%和5%,采用超声辅助的方式溶解于离子液体[Emim]Cl·FeCl3中,超声功率为180 W。溶解温度为50℃,溶解时间为15 min。
硫化氢脱除实验条件为:硫化氢浓度1000 ppm,气体质量流量100 mL/min,脱硫温度60 oC,吸收剂用量为10 g。脱硫效率曲线见图2。实验结果得到,未添加壳聚糖的[Emim]Cl·FeCl3吸收剂在吸收硫化氢10分钟时脱硫效率降至60%,添加1%壳聚糖的[Emim]Cl·FeCl3离子液体吸收剂脱硫效率最高,120 min均为100%。随着壳聚糖添加量从1%增加到5%,硫化氢吸收效率反而下降。较高的壳聚糖添加量对硫化氢的吸收有一定的抑制作用,主要体现在离子液体吸收剂的粘度随着壳聚糖添加量的增加而增加,而粘度的增加不利于气液传质。
实施例2:
本实施例的壳聚糖改性离子液体吸收剂制备方法如下:壳聚糖取1%,采用超声辅助的方式溶解于离子液体[Emim]Cl·FeCl3中,超声功率为180 W。溶解温度为70℃,溶解时间为15min.
硫化氢脱除实验条件为:硫化氢浓度1000 ppm,气体质量流量100 mL/min,脱硫温度30、60和90 oC,吸收剂用量为10 g。脱硫效率曲线见图3。实验结果得到,添加1%壳聚糖的[Emim]Cl·FeCl3离子液体吸收剂在60 oC下脱硫效果最好,120 min内均保持100%,在30 oC和90 oC下,硫化氢的吸收从开始就被穿透,且30 oC的脱硫效率略低于90 oC。温度的影响存在四方面的原因:一是温度的升高使壳聚糖在离子液体中的溶解度增大,提供更多的活性氨基;二是温度的升高使反应速率增大、使气体在离子液体中的传质更好;三是温度的升高会降低气体在离子液体中的溶解度;四是低温有利于氨基对H2S的吸附。四方面的影响使得脱硫在中间温度60 oC时,脱硫效率最高。
实施例3:
本实施例的壳聚糖改性离子液体吸收剂制备方法如下:壳聚糖分别取0%,1%,3%和5%,采用超声辅助的方式溶解于离子液体[Emim]Cl·ZnCl2中,超声功率为180 W。溶解温度为100℃,溶解时间为10 min.
硫化氢脱除实验条件为:硫化氢浓度1000 ppm,气体质量流量100 mL/min,脱硫温度60 oC,吸收剂用量为10 g。脱硫效率曲线见图4。实验结果得到,未添加壳聚糖的[Emim]Cl·ZnCl2离子液体吸收剂,在前80 min脱硫效率一直保持100%,第90 min脱硫效率开始下降,添加5%壳聚糖的[Emim]Cl·ZnCl2离子液体吸收剂脱硫效率最高,120 min均为100%,添加1%和3%壳聚糖的[Emim]Cl·ZnCl2离子液体吸收剂,脱硫效率较未添加壳聚糖的吸收剂有显著下降。
实施例4:
本实施例的壳聚糖改性离子液体吸收剂制备方法如下:壳聚糖分别取0%,1%,3%和5%,采用超声辅助的方式溶解于离子液体[Bmim]Cl·ZnCl2中,超声功率为180 W。溶解温度为90℃,溶解时间为5 min.
硫化氢脱除实验条件为:硫化氢浓度1000 ppm,气体质量流量100 mL/min,脱硫温度60 oC,吸收剂用量为10 g。脱硫效率曲线见图5。实验结果得到,该Zn基离子液体吸收剂与实施例3中的吸收剂有不同的规律,未添加壳聚糖的离子液体吸收剂脱硫效率最高,120min均为100%,添加不同量的壳聚糖,离子液体吸收剂脱硫效率反而有所下降,且添加量越低,吸收剂脱硫效率越低。
实施例5:
本实施例的壳聚糖改性离子液体吸收剂制备方法如下:壳聚糖取5%,采用超声辅助的方式溶解于离子液体[Emim]Cl·ZnCl2中,超声功率为180 W。溶解温度为80℃,溶解时间为20 min。
硫化氢脱除实验条件为:硫化氢浓度1000 ppm,气体质量流量100 mL/min,脱硫温度30、60和90 oC,吸收剂用量为10 g。脱硫效率曲线见图6。实验结果得到,5%壳聚糖溶解于离子液体[Emim]Cl·ZnCl2吸收剂在60 oC下脱硫效果最好,120 min内均保持100%。在这个实验中,温度的影响同样存在四方面的原因:一是温度的升高使壳聚糖在离子液体中的溶解度增大,提供更多的活性氨基;二是温度的升高使反应速率增大、使气体在离子液体中的传质更好;三是温度的升高会降低气体在离子液体中的溶解度;四是低温有利于氨基对H2S的吸附。四方面的影响使得脱硫在中间温度60 oC时,脱硫效率最高。
实施例6:
本实施例的壳聚糖改性离子液体吸收剂制备方法如下:壳聚糖分别取0%,1%,3%和5%,采用超声辅助的方式溶解于一定量离子液体[Bmim]Cl中,超声功率为180 W,溶解温度为60℃,处理时间为10分钟,然后加入等摩尔的CuCl2,搅拌24小时,得到壳聚糖改性离子液体[Bmim]Cl·CuCl2吸收剂。
硫化氢脱除实验条件为:硫化氢浓度1000 ppm,气体质量流量100 mL/min,脱硫温度60oC,吸收剂用量为10 g。脱硫效率曲线见图7。实验结果得到,1%壳聚糖溶解于离子液体[Bmim]Cl·CuCl2吸收剂脱硫效率最高,100 min均为100%;3%壳聚糖溶解于离子液体[Bmim]Cl·CuCl2吸收剂脱硫效率最低,从吸收第20 min脱硫效率开始下降;未添加壳聚糖的离子液体[Bmim]Cl·CuCl2吸收剂脱硫效率与添加5%壳聚糖的吸收剂脱硫效率在吸收40min后相似。说明壳聚糖溶解于离子液体吸收性能与壳聚糖溶解造成的粘度的改变和壳聚糖提供的活性氨基共同作用。
实施例7:
本实施例的壳聚糖改性离子液体吸收剂制备方法如下:壳聚糖分别取0%,1%,3%和5%,采用超声辅助的方式溶解于一定量离子液体[Hmim]Cl中,超声功率为180 W,溶解温度为70℃,处理时间为5分钟,然后加入等摩尔的FeCl3,搅拌24小时,得到壳聚糖改性离子液体[Hmim]Cl·FeCl3吸收剂。
硫化氢脱除实验条件为:硫化氢浓度1000 ppm,气体质量流量100 mL/min,脱硫温度90oC,吸收剂用量为10 g。脱硫效率曲线见图8。实验结果得到,未添加壳聚糖的[Hmim]Cl·FeCl3吸收剂在吸收硫化氢10分钟时脱硫效率降至68%,添加1%壳聚糖的[Hmim]Cl·FeCl3离子液体吸收剂脱硫效率最高,吸收60 min内均为100%。随着壳聚糖添加量从1%增加到5%,硫化氢吸收效率明显下降,当壳聚糖添加量为5%时,吸收剂脱硫效率低于未添加壳聚糖的吸收剂,此时,较多的壳聚糖添加量致使吸收剂粘度成为吸收硫化氢的关键限制因素。该壳聚糖溶解的[Hmim]Cl·FeCl3吸收剂脱除硫化氢效果比壳聚糖溶解的[Emim]Cl·FeCl3吸收剂差。
实施例8:
本实施例的壳聚糖改性离子液体吸收剂制备方法如下:壳聚糖分别取0%,1%,3%和5%,采用超声辅助的方式溶解于一定量离子液体[Hmim]Cl中,超声功率为180 W,溶解温度为80℃,处理时间为10分钟,然后加入等摩尔的ZnCl2,搅拌36小时,得到壳聚糖改性离子液体[Hmim]Cl·ZnCl2吸收剂。
硫化氢脱除实验条件为:硫化氢浓度1000 ppm,气体质量流量100 mL/min,脱硫温度90oC,吸收剂用量为10 g。脱硫效率曲线见图9。实验结果得到,脱硫效率顺序为5%壳聚糖+[Hmim]Cl·ZnCl2>0%壳聚糖+[Hmim]Cl·ZnCl2>3%壳聚糖+[Hmim]Cl·ZnCl2>1%壳聚糖+[Hmim]Cl·ZnCl2。对于该体系,添加较多壳聚糖才能显著提高离子液体[Hmim]Cl·ZnCl2吸收剂的脱硫效率,且未添加壳聚糖的离子液体脱硫效率在70 min内均能保持100%,因此,该吸收剂不适合添加壳聚糖来提高吸收性能。
实施例9:
本实施例的壳聚糖改性离子液体吸收剂制备方法如下:壳聚糖分别取0%,1%,3%和5%,采用超声辅助的方式溶解于一定量离子液体[Hmim]Cl中,超声功率为180 W,溶解温度为70℃,处理时间为20分钟,然后加入等摩尔的CuCl2,搅拌24小时,得到壳聚糖改性离子液体[Hmim]Cl·CuCl2吸收剂。
硫化氢脱除实验条件为:硫化氢浓度1000 ppm,气体质量流量100 mL/min,脱硫温度90oC,吸收剂用量为10 g。脱硫效率曲线见图10。实验结果得到,1%壳聚糖溶解于离子液体[Bmim]Cl·CuCl2吸收剂脱硫效率最高,90 min均为100%;3%和5%壳聚糖溶解于离子液体[Bmim]Cl·CuCl2吸收剂脱硫效率较低,从吸收第10 min脱硫效率开始下降;未添加壳聚糖的离子液体[Bmim]Cl·CuCl2吸收剂脱硫效率较添加3%和5%壳聚糖的吸收剂脱硫效率有所提高。离子液体[Hmim]Cl·CuCl2可以通过添加1%的壳聚糖来提高吸收性能。
实施例10:
本实施例的壳聚糖改性离子液体吸收剂制备方法如下:壳聚糖取1%,采用超声辅助的方式溶解于离子液体[Emim]Cl·FeCl3和[Bmim]Cl·FeCl3中,超声功率为180 W。溶解温度为70℃,溶解时间为15min.
硫化氢脱除实验条件为:硫化氢浓度1000 ppm,气体质量流量100 mL/min,脱硫温度60 oC,吸收剂用量为10 g。脱硫效率曲线见图11。实验结果得到,添加1%壳聚糖的[Emim]Cl·FeCl3和[Bmim]Cl·FeCl3离子液体吸收剂在60 oC下的脱硫效率比未添加壳聚糖的吸收剂高,且粘度较低的[Emim]Cl·FeCl3离子液体在添加0%和1%壳聚糖后脱硫效率均比相应的[Bmim]Cl·FeCl3离子液体要高,因此,选择较低碳链的铁基离子液体作为吸收剂,并且添加壳聚糖不易过多。

Claims (8)

1.一种离子液体吸收剂的用途,其特征是,用于脱除硫化氢;
所述离子液体吸收剂为壳聚糖改性离子液体,所述离子液体吸收剂为溶解有1%(质量分数)壳聚糖的[Emim]Cl·FeCl3或溶解有5%(质量分数)壳聚糖的[Emim]Cl·ZnCl2中的一种;
硫化氢的脱除条件为:硫化氢浓度1000 ppm,气体质量流量100 mL/min,脱硫温度60℃,吸收剂用量为10g。
2.如权利要求1所述的离子液体吸收剂的用途,其特征是,壳聚糖脱乙酰度为95%。
3.如权利要求1或2任一项所述的离子液体吸收剂的用途,其特征在于,吸收剂的制备选择下列方法之一:
(1)将壳聚糖直接溶解于目标离子液体中;
(2)先将壳聚糖溶解于咪唑型非金属基离子液体中,再引入金属基团;所述引入金属基团的方法为加入金属盐。
4.如权利要求3所述的用途,其特征在于,制备方法(1)的具体步骤为:
在超声或磁力搅拌辅助下,将1%(质量分数)的壳聚糖溶解于 [Emim]Cl·FeCl3中,或将5%(质量份数)的壳聚糖溶解于[Emim]Cl·ZnCl2中,溶解温度为50-100℃,溶解时间为5-20min。
5.如权利要求4所述的用途,其特征在于,超声功率为175-200W或磁力搅拌速率为10-1500 rpm。
6.如权利要求3所述的用途,其特征在于,制备方法(2)的具体步骤为:在超声或磁力搅拌辅助下,将1%(质量分数)的壳聚糖逐渐添加,溶解于咪唑型非金属基离子液体[Emim]Cl中,温度为50-100℃,溶解时间为5-20min;再加入FeCl3搅拌12~36小时。
7.如权利要求3所述的用途,其特征在于,制备方法(2)的具体步骤为:在超声或磁力搅拌辅助下,将5%(质量分数)的壳聚糖逐渐添加,溶解于咪唑型非金属基离子液体[Emim]Cl中,温度为50-100℃,溶解时间为5-20min;再加入ZnCl2搅拌12~36小时。
8.如权利要求6或7所述的用途,其特征在于,超声功率为175-200W或磁力搅拌速率为10-1500 rpm。
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