一种采用卤代羧酸根离子液体捕集二氧化硫的方法技术

本发明专利技术公开了一种采用卤代羧酸根离子液体捕集二氧化硫的方法。本发明专利技术的卤代羧酸根离子液体是通过在功能化离子液体的羧酸阴离子上引入卤素，利用阴离子加强的卤素和二氧化硫作用来提高二氧化硫的吸收量，并且利用阴离子上卤素的吸电子性来改善羧酸基离子液体的脱附性能，从而实现二氧化硫的高效可逆吸收。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于二氧化硫吸收
，具体涉及一种采用卤代羧酸根离子液体捕集 二氧化硫的方法。
技术介绍
近年来，随着经济社会的快速发展，煤燃烧所释放的二氧化硫使大气环境持续恶 化，酸雨危害加剧，严重影响了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，为此，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二氧化硫气体具有重要的意义。 目前，利用石灰石、氨、有机溶剂等传统工艺吸收二氧化硫气体具有成本低、吸收 速度快、吸收量大等优点，但是此类吸收剂存在溶剂易挥发、腐蚀性强、生成大量低品位副 产物、吸收剂不易再生等问题，不符合可持续发展的原则。 由于离子液体具有稳定性好、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。许多研宄者采用实验及理论方法研宄了二 氧化硫气体在不同离子液体中的物理溶解性。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吸收二氧化硫气体的性能，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 一种方法是采用阴离子功能化的离子液体来进行二氧化硫气体的化学吸收，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)。最近，Wang等将挫基季膦型离子 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)〇 但是，在目前各种利用阴离子功能化离子液体吸收二氧化硫的方法中，普遍存在 吸收量还不够高、吸收焓高、不易脱附、循环性能差等问题，影响了其工业应用。因此，有必 要通过阴离子功能化离子液体的结构设计，既提高离子液体对二氧化硫的吸收量，又降低 吸收焓，改善离子液体的脱附性能，从而实现二氧化硫的高容量和低能耗吸收。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题是提供了一种采用卤代羧酸根离子液体捕集二氧化硫的 方法，通过在羧酸功能化离子液体的阴离子上引入卤素，利用阴离子加强的卤素和二氧化 硫作用来提高二氧化硫的吸收量，并且利用阴离子上卤素的吸电子性来改善离子液体的脱 附性能，从而实现二氧化硫的高效可逆吸收。 本专利技术为解决上述技术问题采用如下技术方案，一种采用卤代羧酸根离子液体捕 集二氧化硫的方法，其特征在于：以卤代羧酸根离子液体为吸收剂用以吸收二氧化硫气体， 吸收过程中，吸收气体压力为0. 001-0.IMPa，吸收温度为20-80°C，吸收时间为0. 5-5h，脱 附过程中，脱附温度为60_120°C，脱附时间为0.5-1. 5h，所述的卤代羧酸根离子液体是以 去质子化的卤代羧酸化合物为阴离子的功能化离子液体，其中卤代羧酸化合物为溴乙酸、 氟乙酸、2-氯丁酸、2-溴异戊酸、4-溴己酸、6-溴己酸、6-氯己酸或10-溴癸酸，阳离子为 十四烷基三己基膦离子、丙基三己基膦离子、丁基三己基膦离子、乙基三丁基膦离子、四丁 基膦离子、乙基甲基咪唑离子、丁基甲基咪唑离子或乙基三丁基铵离子。 本专利技术所述的卤代羧酸根离子液体优选为十四烷基三己基膦6-溴己酸。 本专利技术所述的卤代羧酸根离子液体是由四烷基卤化膦、二烷基咪唑卤盐或四烷基 卤化铵经过阴离子交换反应所形成的四烷基氢氧化膦、二烷基氢氧化咪唑或四烷基氢氧化 铵与卤代羧酸化合物，在常温常压下通过等摩尔中和反应6_24h制得的。 本专利技术所述的卤代羧酸根离子液体与传统的石灰石、氨、有机溶剂、常规离子液体 和其它功能化离子液体相比具有以下优点：（1)采用高稳定性的非胺型功能化离子液体为 吸收剂，避免了体系在吸收二氧化硫气体前后溶剂的损失和挥发，明显加快了反应的速度； (2)由于在阴离子上引入了带有作用位点的卤素，利用阴离子加强的卤素与二氧化硫气体 的作用，使其吸收量明显提高；（3)由于卤素的吸电子作用，分散了阴离子上的电荷，降低 了二氧化硫气体的吸收焓，使吸收的二氧化硫气体易脱附。【具体实施方式】 以下通过实施例对本专利技术的上述内容做进一步详细说明，但不应该将此理解为本 专利技术上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本专利技术上述内容实现的技术均属于本发 明的范围。 实施例1 分别选取不同种类的四烷基卤化膦、二烷基咪唑卤盐或四烷基卤化铵经过阴离子交换 反应形成四烷基氢氧化膦、二烷基氢氧化咪唑或四烷基氢氧化铵，将形成的氢氧化物分别 与不同种类的卤代羧酸化合物按照摩尔比为1:1的比例在常温常压下反应6-24h即制得如 表1所示的不同种类的卤代羧酸根离子液体。 在内径为Icm的5mL玻璃容器中，分别加入0. 002mol上述制备的不同种类的卤代 羧酸根离子液体，然后缓慢通入二氧化硫气体，流量为40mL/min，吸收气体压力为0.IMPa， 控制温度为20°C，吸收时间为0. 5h进行二氧化硫吸收，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1所示。 表1不同种类的卤代羧酸根离子液体对二氧化硫气体吸收的影响其中mo1/moIIL表示每摩尔离子液体所吸收的二氧化硫气体的物质的量（以下同上)。 实施例2 在内径为Icm的5mL玻璃容器中分别加入0. 002mol十四烷基三己基膦6-溴己酸，然 后缓慢通入二氧化硫气体，流量为40mL/min，分别设置不同的吸收气体压力、吸收温度和吸 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2所示。 表2不同吸收条件对十四烷基三己基膦4-溴己酸吸收二氧化硫气体的影响与表1相比，结合表2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，所述的卤代羧酸根离子液体吸 收二氧化硫气体的量越低，吸收温度越低或者吸收气体压力越高，卤代羧酸根离子液体吸 收二氧化硫气体的量越高。 实施例3 在已吸收二氧化硫气体的十四烷基三己基膦6-溴己酸中缓慢通入氮气，流量为40mL/min，压力为0.IMPa，控制脱附温度为120°C，脱附时间为0. 5h，电子分析天平称重表明利用 卤代羧酸根离子液体吸收的二氧化硫气体已完全脱附。 分别用电子分析天平称取不同种类已吸收二氧化硫气体的卤代羧酸根离子液 体加入到内径为Icm的5mL玻璃容器中，然后缓慢通入氮气，流量为40mL/min，压力为 0.IMPa，控制不同的脱附温度及脱附时间，其脱附结果见表3。 表3不同种类的卤代羧酸根离子液体对二氧化硫气体脱附的影响实施例4 为了考察卤代羧酸根离子液体在捕集二氧化硫气体过程中的可逆循环性，向十四烷基 三己基膦6-溴己酸离子液体中交替通入二氧化硫和氮气，气体流量为40mL/min，压力为 0.IMPa，吸附和脱附时间均为0. 5h，控制吸附温度为20°C，控制脱附温度为120°C，进行30 次循环，电子分析天平称重二氧化硫吸收量范围为4. 30~4. 40mol/molIL，吸收量没有明 显下降，表明卤代羧酸根离子液体具有很好的可逆循环性。 以上显示和描述了本专利技术的基本原理，主本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种采用卤代羧酸根离子液体捕集二氧化硫的方法，其特征在于：以卤代羧酸根离子液体为吸收剂用以吸收二氧化硫气体，吸收过程中，吸收气体压力为0.001‑0.1MPa，吸收温度为20‑80℃，吸收时间为0.5‑5h，脱附过程中，脱附温度为60‑120℃，脱附时间为0.5‑1.5h，所述的卤代羧酸根离子液体是以去质子化的卤代羧酸化合物为阴离子的功能化离子液体，其中卤代羧酸化合物为溴乙酸、氟乙酸、2‑氯丁酸、2‑溴异戊酸、4‑溴己酸、6‑溴己酸、6‑氯己酸或10‑溴癸酸，阳离子为十四烷基三己基膦离子、丙基三己基膦离子、丁基三己基膦离子、乙基三丁基膦离子、四丁基膦离子、乙基甲基咪唑离子、丁基甲基咪唑离子或乙基三丁基铵离子。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：崔国凯，张瑞娜，黄艳杰，张峰涛，王键吉，
申请(专利权)人：河南师范大学，
类型：发明
国别省市：河南;41