论文摘要
室温离子液体因其具有独特的物理化学性质近年来受到国内外学者的广泛关注。传统的烟气脱硫方法存在很多缺点,开发可循环使用,高效、无污染的环境友好型脱硫剂不仅是可持续发展的需要,也是实现烟气脱硫由传统污染治理模式向低消耗、低污染、高效益的循环经济型模式转变的关键。本文筛选出两种碱性离子液体,研究了它们对SO2的吸收和解吸行为,发现它们对SO2具有优良的吸收性能,是应用于工业过程中含硫气体如烟气中SO2脱除的一种潜在脱硫剂。本文首先研究了离子液体氢氧化1-丁基-3-甲基咪唑盐[BMIM]OH对SO2的吸收性能。研究结果表明,[BMIM]OH对SO2具有较好的溶解能力,[BMIM]OH的吸收量和吸收速率随温度的升高而减小。吸收的SO2大部分可以通过加热的方式解吸出来,吸收过程可重复进行,7次循环的平均解吸率高达94.7%。在一次循环实验中,25℃,0.1MPa下,平均每克的离子液体可解吸出0.59g SO2(1.45mol SO2/mol IL)。为了提高吸收效率,降低离子液体的粘度,将离子液体负载到多孔硅胶上进行吸收实验,结果表明负载后的离子液体仍表现出良好的循环吸收和解吸能力,在一次循环中每克负载离子液体大约可解吸出0.41g SO2。5次循环的解吸率均在90%以上。其次研究了离子液体1-烯丙基-3-甲基咪唑氯盐[AMIM]Cl,[AMIM]Cl比离子液体[BMIM]OH具有更高的吸收能力,在25℃,0.1MPa下吸收量高达3.27mol SO2/mol IL;通过研究吸收过程可以发现,随着SO2的吸收,离子液体的性质发生了很大变化,包括粘度和pH值减小,导电率和密度增加,吸收过程为放热过程,这些都说明离子液体与SO2之间存在相互作用。[AMIM]Cl可重复使用,在一次吸收循环实验中,25℃,0.1MPa下平均每克[AMIM]Cl可分离出1.03g SO2(2.55mol SO2/mol IL)。采用硅胶负载后的离子液体对SO2仍具有较高的吸收能力,负载离子液体可重复使用,平均每次循环过程每克硅胶可分离出0.58g SO2。此外,采用热力学模型解释了SO2在两种离子液体中的溶解度数据,通过计算SO2在两种离子液体中的溶解焓和熵,发现焓值与熵值与其对应的SO2吸收量有一定的吻合关系,溶解的焓值和熵值大小和符号可以反映离子液体与SO2相互作用的大小。为了研究温度与溶解度的关系,通过多项式将SO2在离子液体中的摩尔分数与温度进行关联拟合,得到相应的拟合关系式。本研究制备的两种离子液体具有制备过程简单,吸收能力高,可重复利用等优点,是环境友好型的脱硫剂,具有潜在的工业应用前景。
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