一种利用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低共熔溶剂捕集一氧化氮的方法，包括利用低共熔溶剂吸收一氧化氮的步骤，所述低共熔溶剂中包括作为氢键供体的四氮唑。本发明专利技术创造与传统的吸收一氧化氮的溶剂相比，本发明专利技术是利用低共熔溶剂中的四氮唑易于去质子化，与一氧化氮作用反应生成‑NONO，可实现高效吸收一氧化氮气体。本发明专利技术的一氧化氮吸收剂，具有合成简单，粘度小，并且随着吸收量增加吸收剂粘度减小，吸收效率高，最高可达每摩尔低共熔溶剂捕集2.1摩尔一氧化氮，而且具有脱附效果良好的特点。

A method for trapping nitric oxide by using eutectic solvents

The invention provides a method for capturing nitric oxide by using a low eutectic solvent, including the steps of using a low eutectic solvent to absorb nitric oxide, and the low eutectic solvent includes tetrazolium as a hydrogen bond donor. Compared with the traditional solvent for absorbing nitric oxide, the invention is to use the tetrazolium in the low eutectic solvent to be easily protonated and react with nitric oxide to produce NONO, which can efficiently absorb nitric oxide. The nitric oxide absorber of the invention has the advantages of simple synthesis, small viscosity, reduced viscosity of absorbents and high absorption efficiency with the increase of absorption amount, up to up to 2.1 mole of nitric oxide per mole eutectic solvent, and has the characteristics of good desorption effect.

【技术实现步骤摘要】
一种利用低共熔溶剂捕集一氧化氮的方法
本专利技术涉及一种化学方法，具体的说，是一种利用四氮唑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。最近，本课题组报道了利用基于1,3-二甲基脲低共熔溶剂和基于1,3-二甲基硫脲低共熔溶剂吸收一氧化氮的文章，但是由于吸收一氧化氮气体后，吸收剂的粘度增大(粘度值一般大于100mPa·s)，难以应用到实际生产中。因此，合成采用粘度更小的基于四氮唑低共熔溶剂，用其来吸收一氧化氮。本申请实施例中吸收一氧化氮气体后，吸收剂的粘度范围在3.15～9.85mPa·s之间，小于传统吸收剂，有利于一氧化氮捕集过程的传质及物料输送并有望应用于实际工业生产中。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种四氮唑低共熔溶剂进行一氧化氮捕集的方法，主要是设计合成不同的低共熔溶剂，应用于一氧化氮的捕集中，利用四氮唑与一氧化氮生成-NONO，从而实现高效捕集一氧化氮的一种新方法。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：一种利用低共熔溶剂捕集一氧化氮的方法，包括利用低共熔溶剂吸收一氧化氮的步骤，所述低共熔溶剂中包括作为氢键供体的四氮唑。本申请利用四氮唑低共熔溶剂来捕集一氧化氮，对氧化氮吸收效率相对于其他方法大大提高。作为优选，所述低共熔溶剂中氢键供体和氢键受体的摩尔比为0.1：1～3:1。作为优选，所述低共熔溶剂包括但不限于以下组份：四氮唑/四丁基氯化膦，四氮唑/四丁基溴化膦，四氮唑/四丁基氯化铵，四氮唑/四丁基溴化铵，四氮唑/1-丁基-3-甲基氯化咪唑，四氮唑/1-丁基-3-甲基溴化咪唑，四氮唑/氯化胆碱中的任意一种或其组合。作为进一步的改进，所述低共熔溶剂包括但不限于以下组份及组成：四氮唑/四丁基氯化膦(0.3:1-1.5:1，摩尔比)，四氮唑/四丁基溴化膦(1:1-1.5:1，摩尔比)，四氮唑/四丁基氯化铵(0.3:1-1.5:1，摩尔比)，四氮唑/四丁基溴化铵(1:1-1.5:1，摩尔比)，四氮唑/1-丁基-3-甲基氯化咪唑(0.5:1-1.5:1，摩尔比)，四氮唑/1-丁基-3-甲基溴化咪唑(1:1-1.5:1，摩尔比)，四氮唑/氯化胆碱(0.3:1-1.5:1，摩尔比)中的任意一种。作为进一步的改进，本专利技术所述的低共熔溶剂为四氮唑/四丁基氯化膦(1:1，摩尔比)。作为进一步地改进，本专利技术所述的一氧化氮吸收压力为0.1MPa。作为进一步地改进，本专利技术所述的一氧化氮吸收温度在30～70℃之间。作为进一步地改进，本专利技术所述的一氧化氮吸收时间在0.5～10h之间。进一步的，所述方法还包括一氧化氮吸收后的脱附步骤。作为进一步地改进，本专利技术所述的脱附温度在60～80℃之间。作为进一步地改进，本专利技术所述的脱附时间在0.5～2h之间。本专利技术公开了一种低共熔溶剂捕集一氧化氮的方法，是一种利用低共熔溶剂中的四氮唑与一氧化氮发生化学作用，从而进行一氧化氮捕集的方法，通过四氮唑与一氧化氮反应生成-NONO，实现一氧化氮的高效地吸收，为一氧化氮的工业捕集提供了一种有潜力的方法。与传统捕集一氧化氮的方法相比，本专利技术利用四氮唑低共熔溶剂与一氧化氮反应生成-NONO，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2.1摩尔一氧化氮，并且随着一氧化氮吸收量的增加，吸收剂的粘度逐渐减小。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。以下通过具体实施例对本专利技术的技术方案作进一步说明。实施例1在一内径为Φ10mm的吸收器中，加入低共熔溶剂四氮唑/四丁基氯化膦(1:1，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2.1摩尔/摩尔低共熔溶剂。实施例2-13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，一氧化氮吸收的结果如下表(表1)：表1不同的氢键供体对一氧化氮捕集的影响表1中实施例7-13为三氮唑/氯化胆碱、咪唑/氯化胆碱、尿素/氯化胆碱作为低共熔溶剂的对比实施例，从对比实施例中可以看出，选择三氮唑、咪唑和尿素作为低共熔溶剂的氢键供体均不如本申请效果优异。实施例14-25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，一氧化氮吸收的结果如下表(表2)：表2不同的氢键受体和配比对一氧化氮捕集的影响实施例26-33类似于实施例1，采用四氮唑/四丁基氯化膦(1:1，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，吸收结果如下表(表3)表3不同的吸收条件对一氧化氮吸收的影响实施例34-37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四氮唑/四丁基氯化膦(1:1，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0.73mol/molDES。表4不同条件对一氧化氮脱吸的影响以上列举的仅是本专利技术的部分具体实施例，显然，本专利技术不限于以上实施例，还可本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用低共熔溶剂捕集一氧化氮的方法，其特征在于：包括利用低共熔溶剂吸收一氧化氮的步骤，所述低共熔溶剂中包括作为氢键供体的四氮唑。

【技术特征摘要】
1.一种利用低共熔溶剂捕集一氧化氮的方法，其特征在于：包括利用低共熔溶剂吸收一氧化氮的步骤，所述低共熔溶剂中包括作为氢键供体的四氮唑。2.根据权利要求1所述的一种利用低共熔溶剂捕集一氧化氮的方法，其特征在于：所述低共熔溶剂中氢键供体和氢键受体的摩尔比为0.1：1～3:1。3.根据权利要求1所述的一种利用低共熔溶剂捕集一氧化氮的方法，其特征在于：所述低共熔溶剂选自以下组分中的至少一种：四氮唑/四丁基氯化膦，四氮唑/四丁基溴化膦，四氮唑/四丁基氯化铵，四氮唑/四丁基溴化铵，四氮唑/1-丁基-3-甲基氯化咪唑，四氮唑/1-丁基-3-甲基溴化咪唑，四氮唑/氯化胆碱。4.根据权利要求1所述的一种利用低共熔溶剂捕集一氧化氮的方法，其特征在于：所述低共熔溶剂为以下组份及组成中的一种或几种：摩尔比为0.3:1-1.5:1四氮唑/四丁基氯化膦；摩尔比为1:1-1.5:...

【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