本发明专利技术公开了一种用于选择性吸收SO2的复合式吸收剂及其应用，属于环境保护和气体净化领域。该吸收剂包括以下组分：咪唑类聚合物，质量百分含量为10～50％；抗氧化剂，质量百分数为0.01～0.2％；活化添加剂，质量百分含量为3.00～10.00％；余量为水。本发明专利技术利用咪唑官能团结构中3位上N原子较适宜的碱性，根据PH缓冲液原理，考虑到聚合物的难挥发性和热稳定性，提出一种咪唑聚合物水溶液吸收剂，其制备工艺简单，成本低；对SO2的吸收选择性高，吸收效率高，SO2可资源化。
Imidazole polymer absorbents for selective absorption of SO2 and uses thereof
The present invention discloses a composite absorbent for selective absorption of SO2 and its application, belonging to the field of environmental protection and gas purification. The absorber comprises the following components: imidazole polymer mass percent content is 10 ~ 50%; antioxidant content was 0.01 ~ 0.2%; the activation of additive mass content of 3 ~ 10%; the balance of water. 3 basic N atom is suitable for use in the invention of imidazole functional groups, according to the PH buffer principle, taking into account the difficult volatile polymer and thermal stability, put forward a kind of imidazole aqueous polymer absorbent and its preparation process is simple, the cost is low; the absorption of SO2 with high selectivity, high absorption efficiency. SO2 resource.
【技术实现步骤摘要】
用于选择性吸收SO2的咪唑聚合物吸收剂及其应用
本专利技术属于环境保护和气体净化领域，尤其是涉及一种用于选择性吸收SO2的咪唑聚合物吸收剂及其应用。
技术介绍
SO2是主要的大气污染物之一，SO2的大量排放是形成酸雨、雾霾等环境问题的主要原因。大气中二氧化硫主要来自煤炭等石燃料的烧，因此烟气中二氧化硫的控制排放是大气污染控制的主要任务。2011～2015年，我国二氧化硫排放总量都在2000万吨左右，位居世界第一。随着环境保护意识的提高和对空气污染物排放的要求日益严格，对烟气脱硫技术提出了更高的要求。烟气脱硫技术多种多样，世界各国从20世纪50年代开始研究脱硫技术，至今脱硫技术已达200多种。按脱硫产物的干湿形态，烟气脱硫又可分为湿法、半干法和干法烟气脱硫。目前，烟气脱硫技术中最为成熟的为湿法技术，占总装机量的85％，其中以石灰石/石膏湿法占36.7％，另外，还有氨‐硫酸铵法，MgO法、活性炭法、钠碱法、电子催化氧化法、钠碱循环吸收法等。湿法脱硫技术尽管脱除效率较高达90％以上，脱硫剂利用率高，但其设备费用约相当于发电厂全部建设费用的10％，且运行费用昂贵，管理维护困难，产生二次污染。传统的非资源化SO2脱除技术消耗吸收剂的同时产生大量废水，使之不符合绿色化工的理念。因此，开发高效合理低能耗的资源化SO2脱除技术具有重大意义。
技术实现思路
本专利技术基于咪唑官能团结构中3位上N原子较适宜的碱性，根据PH缓冲液原理，考虑到聚合物的难挥发性和热稳定性，提出一种咪唑聚合物水溶液吸收剂，其制备工艺简单，成本低；对SO2的吸收选择性高，吸收效率高，SO2可资源化。为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：一种用于选择性吸收SO2的咪唑聚合物吸收剂，所述吸收剂包括以下组分：水，咪唑类聚合物，抗氧化剂，活化添加剂；其中，所述咪唑类聚合物的通式为：进一步的，其对应的单体为1-乙烯基咪唑，所述1-乙烯基咪唑单体结构单元间的连接形式为头-尾连接、尾-尾连接或头-头连接；其中：所述头-尾连接是指以如下形式进行连接：所述尾-尾连接是指以如下形式进行连接：所述头-头连接是指以如下形式进行连接：进一步的，所述通式中R1和R2为聚合物端基，是由于聚合过程引发剂的自由基残基造成。进一步的，所述的咪唑类聚合物的分子量位于1000～100000的区间内；优选的，咪唑聚合物的分子量为1000～5000。分子量过大会导致吸收剂黏度过大，进而影响吸收剂的吸收性能，会降低原子经济性，降低单位质量吸收剂的SO2吸收量。进一步的，所述抗氧化剂选自对苯二酚及其衍生物、邻苯二酚及其衍生物、蒽醌及其衍生物中的至少一种。进一步的，活化添加剂选自醇胺类物质、二胺类物质、咪唑类物质等；优选的，选自N-甲基二乙醇胺及其衍生物、哌嗪及其衍生物、乙二胺及其衍生物、咪唑及其衍生物中的一种或多种。进一步的，所述咪唑类聚合物的质量百分含量为10～50％，所述抗氧化剂的质量百分数为0.01～0.2％，所述活化添加剂的质量百分含量为3.00～10.00％，余量为水。咪唑类聚合物是起到吸收作用的主要成分，抗氧化剂能够起到抗氧化作用，活化添加剂能够促进咪唑类聚合物的溶解，降低体系粘度，并起到一定的吸收作用，水是吸收过程的反应物之一，因此按照上述配比才能达到理想的吸收效果。进一步的，所述的吸收剂用于SO2吸收。本专利技术吸收SO2的原理是：SO2首先与体系中的H2O反应生成H2SO3，体系中的咪唑类聚合物和活化添加剂均能够发生质子化反应，消耗体系中的氢离子，促进H2SO3的电离，从而实现吸收SO2的目的。咪唑类聚合物和活化添加剂所发生的质子化反应是基于其适宜的碱性；咪唑类聚合物和活化添加剂均能够在较高温度下发生去质子化反应，实现SO2的解吸。本专利技术的吸收剂由水，咪唑类聚合物，抗氧化剂，活化添加剂组成，其原因在于：咪唑类聚合物是本专利技术中吸收SO2的主要物质，活化添加剂本身可以吸收一部分SO2，它的另一个作用是提高聚合物在体系中的溶解度并降低体系黏度从而促进吸收过程的进行。水是体系中形成H2SO3的反应物，因此也必不可少。相对于现有技术，本专利技术具有以下优势：1.多组分协同吸收，SO2吸收量大，吸收效率高。2.咪唑类低聚物具有较高热稳定性和难挥发性，有利于吸收剂的长期使用。3.采用碱性适宜的吸收剂，从而能够可逆的吸收SO2，SO2可资源化。4.提供了一种新型的可吸收SO2的吸收剂，制备工艺简单，成本低。具体实施方式需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。实施例1称取平均分子量为2000的聚1-乙烯基咪唑15.30g，对苯二酚0.20g，哌嗪3.50g，水30.60g制成吸收剂，分别利用纯SO2气体和SO2含量为1.2Vol％(体积百分数，下同)的混合气体在30℃下进行吸收实验。该吸收剂对纯SO2气体的吸收量15.84g，单位吸收量为0.32g/g(SO2/吸收剂)。该吸收剂在混合气体的流量为400ml/min下的脱硫率达到98.8％。对比例1称取平均分子量为2000的聚1-乙烯基咪唑15.30g，对苯二酚0.20g，水34.10g制成吸收剂，分别利用纯SO2气体和SO2含量为1.2Vol％(体积百分数，下同)的混合气体在30℃下进行吸收实验。该吸收剂对纯SO2气体的吸收量14.32g，单位吸收量为0.29g/g(SO2/吸收剂)。该吸收剂在混合气体的流量为400ml/min下的脱硫率达到92.8％。对比例1与实施例1的不同之处在于，对比例1中未添加活化添加剂，而是将其替换为水，此时，相对于实施例1，吸收剂的单位吸收量大大下降。对比例2称取平均分子量为50000的聚1-乙烯基咪唑15.30g，对苯二酚0.20g，哌嗪3.50g，水30.60g制成吸收剂，分别利用纯SO2气体和SO2含量为1.2Vol％(体积百分数，下同)的混合气体在30℃下进行吸收实验。该吸收剂对纯SO2气体的吸收量15.73g，单位吸收量为0.32g/g(SO2/吸收剂)。该吸收剂在混合气体的流量为400ml/min下的脱硫率达到83.8％。对比例2与实施例1的不同之处在于，对比例2中使用分子量较大的聚乙烯基咪唑，造成吸收剂体系粘度较大，此时，相对于实施例1，吸收剂的脱硫效率大大下降。对比例3称取平均分子量为2000的聚1-乙烯基咪唑28.30g，对苯二酚0.20g，哌嗪3.50g，水20.60g制成吸收剂，分别利用纯SO2气体和SO2含量为1.2Vol％(体积百分数，下同)的混合气体在30℃下进行吸收实验。该吸收剂对纯SO2气体的吸收量22.09g，单位吸收量为0.42g/g(SO2/吸收剂)。该吸收剂在混合气体的流量为400ml/min下的脱硫率达到89.8％。对比例3与实施例1的不同之处在于，对比例3中使用了聚乙烯基咪唑含量为53.8％的吸收剂，超过该组分的优选含量，造成吸收剂体系粘度较大，此时，相对于实施例1，吸收剂的脱硫效率有一定下降。同时，虽然吸收剂的单位吸收量有较大提高，但是主要吸收剂聚乙烯基咪唑的经济效益降低，提高了工业成本。对比例4称取平均分子量为2000的聚1-乙烯基咪唑15.30g，对苯二酚0.20g，哌嗪0.95g，水32.60g制成吸收剂，分别利用纯SO2本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于选择性吸收SO2的咪唑聚合物吸收剂，其特征在于：所述吸收剂包括以下组分：水，咪唑类聚合物，抗氧化剂，活化添加剂；其中，所述咪唑类聚合物的通式为：
【技术特征摘要】
1.一种用于选择性吸收SO2的咪唑聚合物吸收剂，其特征在于：所述吸收剂包括以下组分：水，咪唑类聚合物，抗氧化剂，活化添加剂；其中，所述咪唑类聚合物的通式为：2.根据权利要求1所述的选择性吸收SO2的咪唑聚合物吸收剂，其特征在于：其对应的单体为1-乙烯基咪唑，所述1-乙烯基咪唑单体结构单元间的连接形式为头-尾连接、尾-尾连接或头-头连接；其中：所述头-尾连接是指以如下形式进行连接：所述尾-尾连接是指以如下形式进行连接：所述头-头连接是指以如下形式进行连接：3.根据权利要求1或2所述的选择性吸收SO2的咪唑聚合物吸收剂，其特征在于：所述通式中R1和R2为聚合物端基，是由于聚合过程引发剂的自由基残基造成。4.根据权利要求1所述的选择性吸收SO2的咪唑聚合物吸收剂，其特征在于：所述的咪唑类聚合物的分子量位于1000～100000...
【专利技术属性】
技术研发人员：张吕鸿，杨华伟，顾文豪，澹台晓伟，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津,12
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