一种利用基于1,3‑二甲基硫脲低共熔溶剂捕集一氧化氮的方法技术

本发明专利技术创造提供了一种利用基于1,3‑二甲基硫脲低共熔溶剂捕集一氧化氮的方法，利用1,3‑二甲基硫脲和氢键受体组成的低共熔混合物吸收一氧化氮。

A method of using 1,3 two methyl thiourea eutectic solvent trapping based on nitric oxide

The invention provides a method of using 1,3 two methyl thiourea eutectic solvent trapping based on nitric oxide, composed by 1,3 two methyl thiourea and hydrogen bond acceptor of the eutectic mixture of absorption of nitric oxide.

【技术实现步骤摘要】
一种利用基于1,3-二甲基硫脲低共熔溶剂捕集一氧化氮的方法
本专利技术创造涉及一种一氧化氮捕集方法，尤其是涉及一种利用基于1,3-二甲基硫脲低共熔溶剂捕集一氧化氮的方法。
技术介绍
随着科学技术的发展，环境污染问题也越来越严重，其中大气污染也直接影响人们的身体健康以及生存环境的稳定性。氮氧化合物(NOx)作为大气污染的主要成分，容易造成酸雨和光化学烟雾等环境问题，此外也参与形成PM2.5，从而对人类的健康和环境的平衡产生了破坏。人类排放的氮氧化合物大部分产生于对各种化石燃料的使用，特别是煤炭在高温下燃烧，产生的氮氧化合物中一氧化氮的比例高达90％。在工业上，经常采用脱硝的方法将氮氧化合物(NOx)还原为氮气(N2)，主要包括选择性催化还原法(SCR)、非选择性催化还原法(SNCR)、吸附法(LOTO)、离子体活化法(LPC)、光催化法等。虽然种类繁多，但是每种方法中有自身的局限性，如SCR、SNCR要求技术高，温度高，成本高，设备严格，催化剂易中毒；LOTO运行成本高及LPC脱硝效率低等。综上所述，传统的脱硝方法已经不能满足工业和环境发展的需求，高效节能低成本的氮氧化合物捕集方法是环境发展趋势及需求。有些学者致力于利用离子液体捕集一氧化氮，得益于其独特的优势，如低的蒸汽压，高的热稳定性和耐燃性，甚至可以改变阴离子和阳离子来实现离子液体的功能化。王从敏在2016年合成了一种碱性功能化离子液体用于一氧化氮的吸收(CN201611031893.1)。但是功能化离子液体受到制备过程复杂，制备成本高等条件的限制。近几年，一种新型的离子液体类似物叫做低共熔溶剂，引起了众多学者的兴趣。低共熔溶剂是指由一定化学计量比的氢键受体(如季铵盐)和氢键给体(如酰胺、羧酸和多元醇等化合物)组合而成的两组分或三组分低共熔混合物，其凝固点显著低于各个组分纯物质的熔点。由Abbott等人于2003年首次报道。低共熔溶剂的物理化学性质与离子液体非常相似，因此也有人把它归为一类新型离子液体或离子液体类似物。低共熔溶剂具有合成简单，成本低，污染低的特点。目前已有大量报道将低共熔溶剂应用于气体捕集(如CO2，SO2，H2S)中。但是，现有的低共熔溶剂吸收一氧化氮的方法，吸收量小，难以应用到实际生产中。因此，合成采用吸收效果更好的基于1,3-二甲基硫脲低共熔溶剂，用其来吸收一氧化氮。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术创造旨在提出一种利用基于1,3-二甲基硫脲低共熔溶剂捕集一氧化氮的方法，以克服现有技术的不足，吸收效果好，吸收效率高。为达到上述目的，本专利技术创造的技术方案是这样实现的：一种利用基于1,3-二甲基硫脲低共熔溶剂捕集一氧化氮的方法，其特征在于：利用1,3-二甲基硫脲和氢键受体组成的低共熔混合物吸收一氧化氮。进一步的，所述的氢键受体为四丁基氯化膦、四丁基溴化膦、四丁基氯化铵、四丁基溴化铵、1-丁基-3-甲基氯化咪唑、1-丁基-3-甲基溴化咪唑中的一种。进一步的，所述低共熔混合物中1,3-二甲基硫脲和氢键受体的摩尔比大于1:1。进一步的，一氧化氮吸收压力为0.1MPa，。进一步的，吸收温度为30～70℃。进一步的，吸收时间为0.5～10h。进一步的，还包括吸收后的脱附步骤，脱附温度在60～80℃之间，脱附时间为0.5～2h相对于现有技术，本专利技术创造具有以下优势：与传统捕集一氧化氮的方法相比，本专利技术利用1,3-二甲基硫脲低共熔溶剂中1,3-二甲基硫脲容易质子化的特性，与一氧化氮反应生成-NONO；此外，不同的氢键受体与1,3-二甲基硫脲结合生成氢键的作用强弱不同，对于其质子化程度不同，特别是四丁基氯化膦在低共熔溶剂中使1,3-二甲基硫脲的质子化程度最大化，从而极大地提高了一氧化氮的吸收效率，最高可达每摩尔低共熔溶剂捕集4.3摩尔一氧化氮。具体实施方式除有定义外，以下实施例中所用的技术术语具有与本专利技术创造所属领域技术人员普遍理解的相同含义。以下实施例中所用的试验试剂，如无特殊说明，均为常规生化试剂；所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。下面结合实施例来详细说明本专利技术创造。实施例1在一内径为Φ10mm的吸收器中，加入低共熔溶剂1,3-二甲基硫脲/四丁基氯化膦(3:1，摩尔比)1g，保持常压下操作，控制吸收温度为30℃，吸收平衡时间为8h，称重表明该低共熔溶剂中一氧化氮的吸收容量为4.3摩尔/摩尔低共熔溶剂。实施例2-8类似于实施例1，控制一氧化氮气体压力为0.1MPa，吸收温度30℃，改变低共熔溶剂的种类和摩尔比，一氧化氮吸收的结果如下表(表1)：表1对比例1-4对比例1-4与实施例1的吸收条件基本相同，不同之处在于，选用了不同的氢键供体。不同氢键供体对于一氧化氮吸收的效果对比参见表2表2不同的氢键供体对一氧化氮捕集的影响表2中，对比例1-4分别选用了常规的己内酰胺、硫脲、尿素、咪唑作为氢键供体，与本专利技术所采用的1,3-二甲基硫脲相对，对比例中一氧化氮吸收量大大降低，本申请的低共熔溶剂对于一氧化氮吸收量约是常规低共熔溶剂的5-15倍。对比例5-8对比例5-8是实施例1的对比例，对比例5-8与实施例1的吸收条件基本相同，不同之处在于氢键受体不同，不同氢键受体对于一氧化氮吸收的效果对比参见表3表3不同的氢键受体对一氧化氮捕集的影响表3中，对比例5-8分别选用了常规的氯化胆碱、1-丁基-3-甲基咪唑三氟甲磺酸盐、溴化锌、氯化锌作为氢键供体，与本专利技术所采用的四丁基氯化膦相对，对比例中一氧化氮吸收量大大降低，本申请的低共熔溶剂对于一氧化氮吸收量约是常规低共熔溶剂的2-4倍。实施例9-16类似于实施例1，采用1,3-二甲基硫脲/四丁基氯化膦(3:1，摩尔比)为吸收剂，吸收一氧化氮，改变吸收温度和吸收时间等条件，吸收结果如表4。表4不同的吸收条件对一氧化氮吸收的影响实施例17-20在一内径为Φ10mm的吸收器中，加入已吸收一氧化氮的低共熔溶剂1,3-二甲基硫脲/四丁基氯化膦(3:1，摩尔比)1g，然后置于压力为0.01MPa的真空干燥箱内，控制脱附温度为80℃，控制脱附时间为1h，称重表明该低共熔溶剂中残留的一氧化氮量为1.3mol/molDES。表5不同条件对一氧化氮脱吸的影响以上所述仅为本专利技术创造的较佳实施例而已，并不用以限制本专利技术创造，凡在本专利技术创造的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本专利技术创造的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用基于1,3‑二甲基硫脲低共熔溶剂捕集一氧化氮的方法，其特征在于：利用1,3‑二甲基硫脲和氢键受体组成的低共熔混合物吸收一氧化氮。

【技术特征摘要】
1.一种利用基于1,3-二甲基硫脲低共熔溶剂捕集一氧化氮的方法，其特征在于：利用1,3-二甲基硫脲和氢键受体组成的低共熔混合物吸收一氧化氮。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的氢键受体为四丁基氯化膦、四丁基溴化膦、四丁基氯化铵、四丁基溴化铵、1-丁基-3-甲基氯化咪唑、1-丁基-3-甲基溴化咪唑中的一种。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述低共熔混...

【专利技术属性】
技术研发人员：张吕鸿，孙永利，魏光森，澹台晓伟，姜斌，黄兆贺，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津,12