一种功能性离子液体及制备方法和用途技术

本发明专利技术公开了一种功能性离子液体及制备方法和用途，该功能性离子液体为1‑氨丙基‑3‑甲基咪唑赖氨酸离子液体、1‑氨丙基‑3‑甲基咪唑丙氨酸离子液体、1‑氨丙基‑3‑甲基咪唑甘氨酸离子液体中的一种，以咪唑溴盐和氨基酸为原料，按等摩尔配比采用二步合成法制备功能性离子液体。该功能性离子液体作为吸收剂用于吸收脱除沼气中的CO2气体。与现有技术相比，本发明专利技术具有操作流程简单、效果显著、低能耗，解决传统吸收剂合成能耗高、过程繁琐等限制；用离子液吸收沼气中的酸性气体，解吸再生后的离子液仍具有良好的吸收能力，能够多次循环利用，且解吸温度低于同类吸收液，大大降低能耗。

【技术实现步骤摘要】
一种功能性离子液体及制备方法和用途
本专利技术涉及吸收剂的制备与脱除酸性气体领域，，特别是一种功能性离子液体及制备方法和用途。
技术介绍
随着化石能源的不断开发利用，全球范围内面临着能源资源短缺的问题，严重制约着经济的发展。因此，开发利用可再生清洁能源成为弥补化石资源枯竭的一个新的重要方向。其中，沼气作为一种能够再生、燃烧无污染、廉价易得的生物质清洁原料，又对减少温室气体的排放具有重要意义。另外剩余的沼渣、沼液同时又可作为农作物的肥料，提高农作物产量，减少化肥的使用量，降低对水源和土地的污染破坏，为此越来越受到人们的重视。沼气通常是由厌氧细菌或发酵生物在厌氧条件下把动物粪便、污水、植物秸秆、城市废物等发酵降解产生。产生的沼气主要由甲烷(60-70％)和二氧化碳(30-40％)，以及少量水分、硫化氢、氢气、氮气、氧气等组成。由于原生沼气中甲烷含量较低，为了达到使用标准，必须对沼气进行压缩处理，将沼气中其它气体杂质除去，提高甲烷的纯度。其中CO2作为酸性气体，对沼气生产装置具有腐蚀作用且不具备可燃性，应当首先考虑从沼气中脱除。目前，从混合气中脱除CO2常用的方法有：变压吸附法、物理吸收法、化学吸收法、膜分离法等，这些常规的吸收方法都各自存在不同的优缺点。对于化学吸收法，其具有吸收速率快，吸收容量大等优点。但另一方面，化学吸收溶剂对装置具有较大的腐蚀性，解析再生能耗较高。因此，亟待需要合成一种新型的吸收剂。
技术实现思路
本专利技术的目的是要解决现有技术中存在的不足，提供一种功能性离子液体及制备方法和用途。为达到上述目的，本专利技术是按照以下技术方案实施的：一种功能性离子液体，所述功能性离子液体为1-氨丙基-3-甲基咪唑赖氨酸离子液体、1-氨丙基-3-甲基咪唑丙氨酸离子液体、1-氨丙基-3-甲基咪唑甘氨酸离子液体中的一种。另外，本专利技术还提供了一种功能性离子液体的制备方法，包括以下步骤：步骤一：首先将1-氨丙基-3-甲基咪唑溴盐通过离子交换柱进行阴离子交换，得到[APMim]OH中间体；步骤二：取等摩尔的氨基酸加到第一步制得的[APMim]OH中间体中，在30℃恒温水浴下磁力搅拌24h，待反应结束后用旋转蒸发仪在70℃下去除水分，得到的溶液在真空干燥箱中干燥48h，达到恒重后再用甲醇和乙酸乙酯多次萃取除去未反应的氨基酸，最后真空干燥得到棕黄色功能性离子液体。另外，本专利技术还提供了一种功能性离子液体的用途，所述功能性离子液体作为吸收剂用于吸收脱除沼气中的酸性气体，所述沼气中的酸性气体主要为CO2气体，用本专利技术的功能性离子液体作为吸收剂用于吸收脱除沼气中的CO2气体步骤如下：称取20ml质量分数为20％的功能性离子液体作为吸收剂放入吸收室中，将系统抽至真空后，向储气室中充入一定量的由CH4与CO2混合而成的沼气模拟气，其中CH4与CO2的体积比为CH4：CO2＝6:4，使储气室与吸收室连通，将吸收室内温度控制在30℃，压强控制在0.8MPa，此时吸收剂开始吸收CO2，通过系统压力变化来计算吸收量，由理想状态方程可得，脱除量＝(P1-P2)·V/(R·T)(P1为吸收前吸收室内压强；P2为吸收后吸收室内压强；V是吸收室内体积；R是理想气体常数；T为吸收温度)。本专利技术的功能性离子液体作为吸收剂吸收脱除沼气中的CO2气体之后能够通过解吸再生，循环使用6次。与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：1)针对传统吸收酸性气体的化学试剂高腐蚀性这一难以避免的难题，找到了一种绿色、高效、稳定及无腐蚀性的优良吸收剂。2)用质量分数为20％的离子液体作为吸收液，不仅可以降低ILs的粘度提高吸收效果，还能降低生产成本，便于大规模工业化应用。3)用离子液吸收沼气中的酸性气体，解吸再生后的离子液仍具有良好的吸收能力，能够多次循环利用，且解吸温度低于同类吸收液，大大降低能耗。4)本专利技术具有操作流程简单、效果显著、低能耗，解决传统吸收剂合成能耗高、过程繁琐等限制。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术作进一步描述，在此专利技术的示意性实施例以及说明用来解释本专利技术，但并不作为对本专利技术的限定。首先对下面实施中用到的试剂进行选取：1-氨丙基-3-甲基咪唑溴盐(兰州物理化学研究所)；甘氨酸(国药集团化学试剂有限公司)；L-赖氨酸(天津市大茂化学试剂厂)；L-丙氨酸(天津市大茂化学试剂厂)；N-甲基二乙醇胺(天津市大茂化学试剂厂)；无水乙醇(天津市大茂化学试剂厂)；氢氧化钠(天津市瑞金特化学品有限公司)；甲醇(天津江天化工技术有限公司)；乙酸乙酯(天津江天化工技术有限公司)。实施例11)合成过程第一步：首先将0.1mol的1-氨丙基-3-甲基咪唑溴盐通过离子交换柱进行阴离子交换，得到[APMim]OH中间体；第二步：取等摩尔的L-赖氨酸加到第一步制得的[APMim]OH中，在30℃恒温水浴下磁力搅拌24h；待反应结束后用旋转蒸发仪70℃旋转蒸发去除水分，得到的溶液在真空干燥箱中干燥48h，达到恒重后用甲醇和乙酸乙酯多次萃取除去未反应的赖氨酸，最后真空干燥得到棕黄色[APMim][Lys]。2)净化吸收过程取体积比为CH4：CO2＝6:4的混合气作为沼气模拟气，称取20ml不同质量分数的[APMim][Lys]离子液放入吸收室中，将系统抽至真空后，向储气室中充入一定量模拟气，使储气室与吸收室连通，在一定温度和压强下吸收剂开始吸收二氧化碳，通过系统压力变化来计算吸收量。3)实验结果根据理想状态方程，计算得到对CO2的吸收量为1.74mol/molIL。实施例21)合成过程第一步：首先将0.1mol的1-氨丙基-3-甲基咪唑溴盐通过离子交换柱进行阴离子交换，得到[APMim]OH中间体；第二步：取等摩尔的L-丙氨酸加到第一步制得的[APMim]OH中，在30℃恒温水浴下磁力搅拌24h；待反应结束后用旋转蒸发仪70℃旋转蒸发去除水分，得到的溶液在真空干燥箱中干燥48h，达到恒重后用甲醇和乙酸乙酯多次萃取除去未反应的丙氨酸，最后真空干燥得到棕黄色[APMim][Ala]。2)净化吸收过程取体积比为CH4：CO2＝6:4的混合气作为沼气模拟气，称取20ml不同质量分数的[APMim][Ala]离子液放入吸收室中，将系统抽至真空后，向储气室中充入一定量模拟气，使储气室与吸收室连通，在一定温度和压强下吸收剂开始吸收二氧化碳，通过系统压力变化来计算吸收量。3)实验结果根据理想状态方程，计算得到对CO2的吸收量为1.27mol/molIL。实施例31)合成过程第一步：首先将0.1mol的1-氨丙基-3-甲基咪唑溴盐通过离子交换柱进行阴离子交换，得到[APMim]OH中间体；第二步：取等摩尔的甘氨酸加到第一步制得的[APMim]OH中，在30℃恒温水浴下磁力搅拌24h；待反应结束后用旋转蒸发仪70℃旋转蒸发去除水分，得到的溶液在真空干燥箱中干燥48h，达到恒重后用甲醇和乙酸乙酯多次萃取除去未反应的丙氨酸，最后真空干燥得到淡黄色[APMim][Gly]。2)净化吸收过程取体积比为CH4：CO2＝6:4的混合气作为沼气模拟气，称取20ml不同质量分数的[APMim][Gly]离子液放入吸收室中，将系统抽至真空后，向储气室中充入一定量模拟气，使储气室与吸收室连通，在一定温度和压强下吸收剂开始本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种功能性离子液体，其特征在于：所述功能性离子液体为1‑氨丙基‑3‑甲基咪唑赖氨酸离子液体、1‑氨丙基‑3‑甲基咪唑丙氨酸离子液体、1‑氨丙基‑3‑甲基咪唑甘氨酸离子液体中的一种。

【技术特征摘要】
1.一种功能性离子液体，其特征在于：所述功能性离子液体为1-氨丙基-3-甲基咪唑赖氨酸离子液体、1-氨丙基-3-甲基咪唑丙氨酸离子液体、1-氨丙基-3-甲基咪唑甘氨酸离子液体中的一种。2.一种如权利要求1所述的功能性离子液体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：首先将1-氨丙基-3-甲基咪唑溴盐通过离子交换柱进行阴离子交换，得到[APMim]OH中间体；步骤二：取等摩尔的氨基酸加到第一步制得的[APMim]OH中间体中，在30℃恒温水浴下磁力搅拌24h，待反应结束后用旋转蒸发仪在70℃下去除水分，得到的溶液在真空干燥箱中干燥48h，达到恒重后再用甲醇和乙酸乙酯多次萃取除去未反应的氨基酸，最后真空干燥得到棕黄色功能性离子液体。3.一种如权利要求1所述的功能性离子液体的用途，其特征在于：所述功能性离子液体作为吸收剂用于吸收脱除沼气中的酸性气体。4...

【专利技术属性】
技术研发人员：王强，丁保宏，夏裴文，邓桂春，臧树良，
申请(专利权)人：辽宁石油化工大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21