CN116262191A - 一种苯系物吸收剂及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种苯系物吸收剂及其应用。该吸收剂包括1‑乙基‑3‑甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐和1‑丁基‑3‑甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐。本发明含苯系物气体吸收剂稳定、高效、绿色、环保，用于处理含苯有机废气时，具有较高的吸收性能。
Description
技术领域
本发明属于有机气体吸收技术领域，特别涉及一种苯系物吸收剂及其应用。
背景技术
由于工业活动造成的挥发性有机污染物普遍存在于环境媒介中，他们主要是燃料燃烧产生。其中，苯是一类具有致癌作用的挥发性有机污染物，即使低浓度的苯也是对人类健康造成很大的危害。苯是一种非反应性的化合物，在高级氧化过程中也不易被氧化。因为苯与羟基自由基的反应速率系数为1.2×10-12cm3/分子/s，低于甲苯和二甲苯等其他挥发性有机污染物，因此，与其他挥发性有机物相比，苯的分解较难。苯不易溶于水，在环境中难被生物降解，苯的排放受到严格法律法规的限制，各国的环保局规定苯须处理后方可排放。因此，含苯废气是重点减排、治理的目标污染物之一。
回收技术是有效处理含苯有机废气的治理技术之一，对废气不产生破坏或是较少的破坏，进行有效回收剂无害化治理。其中，吸收法是在吸收装置中将含苯有机废气与液相吸收剂充分接触，使含苯有机废气从气相转移到液相而达到净化的目的。工艺工作简单且运行成本较低。对于吸收技术，理想的吸收剂是吸收技术的关键性因素，吸收剂需要对含苯废气溶解度大，对设备无腐蚀性，并且可回收，不产生二次污染。
CN110180329A公开了一种新型苯系挥发性有机化合物吸收剂及其制备方法和应用，该方法将油酸与四乙基氯化铵按照摩尔比为(2～5)：1混合后加热至70℃～120℃并搅拌，得到新型苯系挥发性有机化合物吸收剂。该方法苯系挥发性有机物的去除率高达90％以上，但该方法形成的吸收剂对苯系挥发性有机化合物的吸收效率不足以使其达标排放。
发明内容
针对现有技术中的不足之处，本发明提供了一种苯系物吸收剂及其应用。本发明含苯系物气体吸收剂稳定、高效、绿色、环保，用于处理含苯有机废气时，具有较高的吸收性能。
本发明第一方面提供了一种苯系物吸收剂，所述苯系物吸收剂包括1-乙基-3-甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐([EMIM]TFSI)和1-丁基-3-甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐([BMIM]TFSI)。
进一步地，所述1-乙基-3-甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐([EMIM]TFSI)和1-丁基-3-甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐([BMIM]TFSI)的体积比为1～6，优选1～3。
本发明还提供了一种苯系物吸收剂的制备方法，包括，将1-乙基-3-甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐([EMIM]TFSI)和1-丁基-3-甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐([BMIM]TFSI)按比例搅拌混合均匀为复合溶剂。
进一步地，按照体积比为1～6的比例，优选1～3的比例搅拌混合均匀。所述搅拌混合均匀的条件为室温下，搅拌速率为100～600r/min，搅拌时间为1～3h。
本发明第二方面提供了一种苯系物吸收剂在处理含苯系物气体中的应用。
进一步地，将含苯系物气体与所述苯系物吸收剂接触进行吸收。
进一步地，所述含苯系物气体与所述苯系物吸收剂接触进行吸收的条件为：温度为10～40℃，压力为0.1～0.5MPa，液气比为10～250L/m3；优选地，温度为10～30℃，压力为0.2～0.5MPa，液气比为20～50L/m3。
进一步地，所述含苯系物气体中苯系物浓度可以为5300～124800mg/m3。
进一步地，所述含苯系物气体与所述苯系物吸收剂接触的方式为：吸收剂采用喷淋方式与苯系物气体逆向接触。
进一步地，吸收了含苯系物气体的富吸收剂可进行再生，循环使用。
进一步地，富吸收剂再生的方式为加热和/或减压。优选在惰性气体氛围下进行加热或/和减压。
进一步地，所述加热的加热温度为100～150℃，所述减压的压力为10kPa～0.1MPa。
进一步地，含苯系物气体包括苯、甲苯、二甲苯、氯苯、邻二氯苯、硝基苯中的一种或几种。
进一步地，所述含苯系物气体中除苯系物外，还包括惰性气体、挥发性有机物中的一种或多种。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明以1-乙基-3-甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐[EMIM]TFSI和1-丁基-3-甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐[BMIM]TFSI的复合溶剂作为苯系物吸收剂，具有化学稳定性好、热稳定性好、不挥发等优点，是一种高效、绿色、环保的含苯系物有机废气的吸收剂。
(2)本发明的苯系物吸收剂，用于吸收气体中的苯系物时，具有较高的吸收性能，吸收苯系物后，富吸收剂通过加热和/或减压方式就可实现高效解吸，再生溶剂可循环使用，循环使用稳定性好。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明的苯系物气体吸收剂及其应用及其效果，予以进一步的说明，来对比体现本发明的效果和优势。实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
以下实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为本领域常规方法。下述实施例中所用的实验材料，如无特殊说明，均从常规生化试剂商店购买得到。
本发明中，除非进行特别说明，百分数均指质量分数。
实施例1
按照1:2的体积比将[BMIM]TFSI和[EMIM]TFSI加入到反应器中，150r/min搅拌1h后，得到透明的[BMIM]TFSI和[EMIM]TFSI复合溶剂即吸收剂。
从吸收器底部向吸收器中通入苯浓度为10680mg/m3的苯-氮气混合气体，苯-氮气混合气体的通入量为1000ml/min；从吸收器顶部以喷淋方式向吸收器通入吸收剂，吸收剂进料量为10ml/min，控制吸收器内吸收温度为25℃，吸收压力为0.3MPa。通过总烃分析仪检测苯-氮气混合气体中苯浓度，当吸收器中苯的浓度保持不变时，苯的浓度为320mg/m3，经计算，吸收率为97％。
将吸收了苯的富吸收剂通入解吸器中，并在氮气环境下以加热减压的方式进行解吸再生，其中加热温度为130℃，压力为10kPa。经加热减压解吸后的再生吸收剂，循环回吸收器重复利用，将再生得到的吸收剂在相同操作条件下再次对苯进行吸收，经检测，当苯的浓度保持不变时，吸收后气体中苯的浓度为362mg/m3，经计算，再生吸收剂的吸收率为96.6％。
对甲苯-氮气、二甲苯-氮气分别以同样的条件依次进行实验，并以同样的检测方法检测吸收剂的吸收效果，吸收效果如表1所示。
表1实施例1吸收效果评价表
| 编号 | 1 | 2 | 3 |
| 被吸收物 | 苯 | 甲苯 | 二甲苯 |
| 初次吸收率，％ | 97 | 94 | 92 |
| 再生吸收率，％ | 96.6 | 93.4 | 91.2 |
实施例2
按照1:2的体积比将[BMIM]TFSI和[EMIM]TFSI加入到反应器中，150r/min搅拌1h后，得到透明的[BMIM]TFSI和[EMIM]TFSI复合溶剂即吸收剂。
从吸收器底部向吸收器中通入氯苯浓度为13220mg/m3的氯苯-氮气混合气体，氯苯-氮气混合气体的通入量为1000ml/min；从吸收器顶部以喷淋方式向吸收器通入吸收剂，吸收剂进料量为30ml/min，控制吸收器内吸收温度为30℃，吸收压力为0.4MPa。通过总烃分析仪检测氯苯-氮气混合气体中氯苯浓度，当吸收器中氯苯的浓度保持不变时，氯苯的浓度为533mg/m3，经计算，吸收率为95.9％。
将吸收了苯的富吸收剂通入解吸器中，并在氮气环境下以加热减压的方式进行解吸再生，其中加热温度为140℃，压力为20kPa。经加热减压解吸后的再生吸收剂，循环回吸收器重复利用，将再生得到的吸收剂在相同操作条件下再次对氯苯进行吸收，经检测，当氯苯的浓度保持不变时，吸收后气体中氯苯的浓度为632mg/m3，经计算，再生吸收剂的吸收率为95.2％。
对邻二氯苯-氮气，以同样的条件依次进行实验，并以同样的检测方法检测吸收剂的吸收效果，吸收效果如表2所示。
表2实施例2吸收效果评价表
| 编号 | 1 | 2 |
| 被吸收物 | 氯苯 | 邻二氯苯 |
| 初次吸收率，％ | 95.9 | 93 |
| 再生吸收率，％ | 95.2 | 92.3 |
实施例3
按照1:3的体积比将[BMIM]TFSI和[EMIM]TFSI加入到反应器中，150r/min搅拌1h后，得到透明的[BMIM]TFSI和[EMIM]TFSI复合溶剂即吸收剂。
从吸收器底部向吸收器中通入苯浓度为90600mg/m3的苯-氮气混合气体，苯-氮气混合气体的通入量为800ml/min；从吸收器顶部以喷淋方式向吸收器通入吸收剂，吸收剂进料量为40ml/min，控制吸收器内吸收温度为15℃，吸收压力为0.5MPa。通过总烃分析仪检测苯-氮气混合气体中苯浓度，当吸收器中苯的浓度保持不变时，苯的浓度为1053mg/m3，经计算，吸收率为98.8％。
将吸收了苯的富吸收剂通入解吸器中，并在氮气环境下以加热减压的方式进行解吸再生，其中加热温度为145℃，压力为10kPa。经加热减压解吸后的再生吸收剂，循环回吸收器重复利用，将再生得到的吸收剂在相同操作条件下再次对苯进行吸收，经检测，当苯的浓度保持不变时，吸收后气体中苯的浓度为1202mg/m3，经计算，再生吸收剂的吸收率为98.6％。
对硝基苯-氮气，以同样的条件依次进行实验，并以同样的检测方法检测吸收剂的吸收效果，吸收效果如表3所示。
表3实施例3吸收效果评价表
| 编号 | 1 | 2 |
| 被吸收物 | 苯 | 硝基苯 |
| 初次吸收率，％ | 98.8 | 93 |
| 再生吸收率，％ | 98.6 | 92.5 |
实施例4
按照1:2的体积比将[BMIM]TFSI和[EMIM]TFSI加入到反应器中，150r/min搅拌1h后，得到透明的[BMIM]TFSI和[EMIM]TFSI复合溶剂即吸收剂。
从吸收器底部向吸收器中通入苯浓度为6500mg/m3的苯-氮气混合气体，苯-氮气混合气体的通入量为5000ml/min；从吸收器顶部以喷淋方式向吸收器通入吸收剂，吸收剂进料量为15ml/min，控制吸收器内吸收温度为32℃，吸收压力为0.2MPa。通过总烃分析仪检测苯-氮气混合气体中苯浓度，当吸收器中苯的浓度保持不变时，苯的浓度为382mg/m3，经计算，吸收率为94.1％。
将吸收了苯的富吸收剂通入解吸器中，并在氮气环境下以加热减压的方式进行解吸再生，其中加热温度为110℃，压力为30kPa。经加热减压解吸后的再生吸收剂，循环回吸收器重复利用，将再生得到的吸收剂在相同操作条件下再次对苯进行吸收，经检测，当苯的浓度保持不变时，吸收后气体中苯的浓度为496mg/m3，经计算，再生吸收剂的吸收率为92.4％。
对氯苯-氮气以同样的条件依次进行实验，并以同样的检测方法检测吸收剂的吸收效果，吸收效果如表4所示。
表4实施例4吸收效果评价表
| 编号 | 1 | 2 |
| 被吸收物 | 苯 | 氯苯 |
| 初次吸收率，％ | 94.1 | 91.3 |
| 再生吸收率，％ | 92.4 | 89.2 |
实施例5
某炼厂排放的含苯系物VOCs有机废气中，非甲烷总烃的浓度为15127mg/m3，其中含有苯、甲苯等苯系挥发性有机物，苯系有机物的浓度为9036mg/m3。
将此含苯VOCs有机废气通入吸收塔中，采用实施例1制备方法所制备的吸收剂以及条件参数进行吸收。同时，将吸收了废气的富吸收剂由吸收塔通入再生塔中，并在氮气环境下，在实施例1的条件参数下进行解收。经解吸后的再生吸收剂循环回吸收塔进行循环重复利用，形成吸收循环系统后，不再额外通入吸收剂，直接利用再生的吸收剂进行循环。
检测吸收塔塔顶排出的气体中苯系物的浓度，非甲烷总烃的浓度为1102mg/m3，苯系物的浓度为301mg/m3，苯系物的去除率为96.7％。
对比例1
同实施例1，不同在于吸收剂为[BMIM]TFSI，通过总烃分析仪测定吸收后气体中苯浓度，当吸收器中苯的浓度保持不变时，苯的浓度为1024mg/m3，经计算，吸收率为90.4％。
将富吸收剂按照实施例1的条件进行再生，将再生得到的吸收剂在与实施例1相同操作条件下再次对氮气中的苯进行吸收，经检测，当苯的浓度保持不变时，吸收后气体中苯的浓度为1149mg/m3，经计算，吸收率为89.2％。
对比例2
同实施例1，不同在于吸收剂为[EMIM]TFSI，通过总烃分析仪测定吸收后气体中苯浓度，当吸收器中苯的浓度保持不变时，苯的浓度为869mg/m3，经计算，吸收率为91.8％。
将富吸收剂按照实施例1的条件进行再生，将再生得到的吸收剂在相同操作条件下再次对氮气中的苯进行吸收，经检测，当苯的浓度保持不变时，吸收后气体中苯的浓度为982mg/m3，经计算，吸收率为90.8％。
Claims (12)
1.一种苯系物吸收剂，其特征在于：所述苯系物吸收剂包括1-乙基-3-甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐和1-丁基-3-甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐。
2.根据权利要求1所述的吸收剂，其特征在于：所述1-乙基-3-甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐和1-丁基-3-甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐的体积比为1～6，优选1～3。
3.权利要求1或2所述的吸收剂在含苯系物气体中的应用。
4.根据权利要求3所述的应用，其特征在于：将含苯系物气体与所述的苯系物吸收剂接触进行吸收。
5.根据权利要求4所述的应用，其特征在于：所述含苯系物气体与所述苯系物吸收剂接触进行吸收的条件为：温度为10～40℃，压力为0.1～0.5MPa，液气比为10～250L/m3；优选地，温度为10～30℃，压力为0.2～0.5MPa，液气比为20～50L/m3。
6.根据权利要求3或5所述的应用，其特征在于：含苯系物气体中苯系物浓度为5300～124800mg/m3。
7.根据权利要求4所述的应用，其特征在于：所述含苯系物气体与所述苯系物吸收剂接触的方式为：吸收剂采用喷淋方式与苯系物气体逆向接触。
8.根据权利要求3或4所述的应用，其特征在于：吸收了含苯系物气体的富吸收剂进行再生，循环使用。
9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于：富吸收剂再生的方式为加热和/或减压，优选在惰性气体氛围下进行加热或/和减压。
10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于：所述加热的加热温度为100～150℃，所述减压的压力为10kPa～0.1MPa。
11.根据权利要求3所述的应用，其特征在于：所述含苯系物气体包括苯、甲苯、二甲苯、氯苯、邻二氯苯、硝基苯中的一种或几种。
12.根据权利要求3所述的应用，其特征在于：所述含苯系物气体中除苯系物外，还包括惰性气体、挥发性有机物中的一种或多种。
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|---|---|---|---|
| CN202111525803.5A CN116262191A (zh) | 2021-12-14 | 2021-12-14 | 一种苯系物吸收剂及其应用 |
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|---|---|
| CN (1) | CN116262191A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117717878A (zh) * | 2024-01-31 | 2024-03-19 | 成都理工大学 | 一种常压高效吸收甲苯废气的离子液体及方法 |
-
2021
- 2021-12-14 CN CN202111525803.5A patent/CN116262191A/zh active Pending
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