一种基于离子液体改性水热材料的二氧化碳吸附剂及其制备工艺制造技术

一种基于离子液体改性水热材料的二氧化碳吸附剂及其制备工艺，属于吸附材料技术领域。本发明专利技术的二氧化碳吸附剂由离子液体3

【技术实现步骤摘要】
一种基于离子液体改性水热材料的二氧化碳吸附剂及其制备工艺


[0001]本专利技术创造属于吸附材料
，主要涉及一种基于离子液体改性水热材料的二氧化碳吸附剂及其制备工艺。

技术介绍

[0002]吸附法因具有工艺流程简单、对设备腐蚀性弱、能耗低且吸附剂容易再生等优点而被广泛关注。吸附法的原理是利用不同的气体分子与吸附材料表面的孔结构的活性位点的相互作用力不同来实现混合气体的分离，吸附法的吸附量由气体分子的直径、极性以及吸附材料的孔径大小与分布来共同决定。通过固体吸附剂与二氧化碳气体分子的作用机理的不同可分为物理吸附与化学吸附两种不同的情况。物理吸附是利用固体吸附剂表面发达的空隙结构以及较高的比表面积增强了吸附剂与二氧化碳气体分子之间的范德华力来达到吸附二氧化碳气体分子的目的，该过程不会改变被吸附物质原本的性质且吸附热较小，结合力相对较弱但是其吸附和脱附速度较快，吸附质可以很快的脱离吸附剂。比如利用活性碳进行吸附气体分子，升高温度就能使得气体分子从活性碳表面脱离出来。物理吸附对温度很敏感，常被用于低温吸附。化学吸附是利用吸附剂与吸附质发生化学反应产生了新的化学键来完成吸附过程。通常化学吸附也有着分子间力的参与，吸附能比较大，所以吸附质重新脱附出来需要较高的温度，且吸附质不一定保留着被吸附前的性质。
[0003]水热碳是一种以生物质或其组分为原料，以水为溶剂和反应介质，在150～375℃和自生压力下，经水热反应得到的以碳为主体，含氧官能团丰富的黑色固体产物水热碳化技术由于其经济性和环境友好型在实现生物质资源的高效转化应用方面引起越来越多的关注。水热碳技术采用水作为反应溶剂，生物质作为原料，在＜375℃(通常150
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280℃)温度条件下于密封压力容器中合成富碳固体产物。由于亚临界水介质的参与，经过水热碳化处理得到的产物具有很多内在的优势，如尺寸均一，形貌规则，理化稳定性好，且表面富含大量的含氧官能团。因此，水热碳材料可在环境修复，催化剂载体以及超级电容器等方面存在广泛的应用。从能量密度上而言，水热碳品质接近于泥碳和褐煤，可作为复合固体燃料直接燃用。除此之外，将原料经过一定的水热交联碳化处理后，可以得到尺寸均一、形貌较好的碳，通过合成改质可以作为高效稳定具有纳米尺度的碳功能材料。
[0004]作为新兴绿色溶剂，离子液体已受到科研工作者的广泛关注，并已应用于化学、环境、催化等各个领域。但是，目前关注于离子液体对二氧化碳等酸性气体的物理溶解性的研究工作尚属于前沿探索性研究，需要在高压静态条件下进行，尚未能够达到离子液体对二氧化碳气体的动态脱除。

技术实现思路

[0005]本专利技术创造的目的就是针对上述现有技术存在的问题，本专利技术提供如下方案：
[0006]本专利技术目的之一是提供一种基于离子液体改性水热材料的二氧化碳吸附剂。
[0007]本专利技术创造的目的是这样实现的，一种基于离子液体改性水热材料的二氧化碳吸附剂，其特征在于，所述二氧化碳吸附剂由离子液体3
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二甲基氨基丙胺盐负载到水热碳材料上制备而成；
[0008]优选地，离子液体的阳离子为3
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二甲基氨基丙胺离子，离子液体的阴离子可由以下一种或几种氮杂环化合物构成：1，2，4
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三氮唑阴离子、1，2，3
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三氮唑阴离子、1，2，3，4
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四氮唑阴离子和/或咪唑、2
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甲基咪唑阴离子。
[0009]本专利技术的目的之二是提供一种基于离子液体改性水热材料的二氧化碳吸附剂的制备工艺，包括如下步骤：
[0010]S1：将淀粉和壳聚糖按等比例经研磨后均匀混合，并与去离子水一同加入水热反应釜，在120
‑
140℃条件下反应24h；
[0011]S2：将水热反应釜内反应所得产物取出，洗净、烘干并过200
‑
240目筛，在100
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110℃条件下干燥2
‑
6h，制成水热碳；
[0012]S3：按物质的量之比取99wt％3
‑
二甲基氨基丙胺0.9
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1.1份和99wt％氮杂环化合物，混合至于烧瓶中，加橡胶塞隔绝空气，在60
‑
80℃条件下搅拌6
‑
8h，获得粘稠的无色至淡黄色透明液体；
[0013]S4：向所述的无色至淡黄色透明液体中加入2
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4份甲醇，使用超声震荡处理6
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8min，获得均一无色的溶有3
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二甲基氨基丙胺
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氮杂环化合物盐的甲醇溶液；
[0014]S5：取10
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12份S2中所述水热碳加入S4所得的溶有3
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二甲基氨基丙胺
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氮杂环化合物盐的甲醇溶液中，摇匀后使用超声震荡处理20min；
[0015]S6：将S5中所得混合物在真空减压条件下进行旋转干燥，最终获得二氧化碳吸附剂。
[0016]优选地，S3中所述烧瓶选用三颈烧瓶，搅拌时通氩气对反应过程进行保护。
[0017]优选地，S3中所述搅拌的方式为磁力搅拌，速度为60
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80r/min。
[0018]优选地，S4中所述超声震荡选用100W
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120W功率，S5中所述超声震荡选用80
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100w功率。
[0019]优选地，S6中所述旋转干燥条件由旋转蒸发仪提供：干燥温度为60
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80℃，旋转速度为40
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60r/min；真空度为0.02MPa，干燥时间为60
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120min。
[0020]本专利技术公开了以下技术效果：(1)将特定设计的功能化离子液体负载到简易制备的水热碳上，增大了离子液体的比表面积，实现了离子液体的高效率利用，解决了离子液体粘度大的缺陷；(2)水热碳多由生物质及其组分在低温下制成，能够充分有效地回收生物质废弃物，且能耗较低，产率较高；(3)表面具有丰富的含氧和含氮官能团的水热碳与离子液体和二氧化碳发生氢键等相互作用更充分，由此可以实现更高的捕集速率和更高的捕集容量。(4)在高温或者低温条件下均可实现稳定的脱除效果，不会产生任何新的污染，可广泛用于火电烟气尾气中二氧化碳的脱除。
附图说明
[0021]图1为一种基于离子液体改性水热材料的二氧化碳吸附剂的制备工艺的流程示意图
[0022]图2为实施例1中所述吸附剂的扫描电镜图谱
[0023]图3为实施例1中所述的吸附剂的穿透曲线图
[0024]图4为实施例2中所述的吸附剂的穿透曲线图
[0025]图5为实施例3中所述的吸附剂穿透曲线图
[0026]图6为实施例4中所述的吸附剂穿透曲线图
[0027]图7为实施例1～4中所述的吸附剂的FT
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IR分析图
具体实施方式
[002本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于离子液体改性水热材料的二氧化碳吸附剂，其特征在于，所述二氧化碳吸附剂由离子液体3
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二甲基氨基丙胺盐负载到水热碳材料上制备而成；所述二氧化碳吸附剂的制备工艺包括如下步骤：S1：将淀粉和壳聚糖按等比例经研磨后均匀混合，并与去离子水一同加入水热反应釜，在120
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140℃条件下反应24h；S2：将水热反应釜内反应所得产物取出，洗净、烘干并过200
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240目筛，在100
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110℃条件下干燥2
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6h，制成水热碳；S3：按物质的量之比取99wt％3
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二甲基氨基丙胺0.9
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1.1份和99wt％氮杂环化合物，混合至于烧瓶中，加橡胶塞隔绝空气，在60
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80℃条件下搅拌6
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8h，获得粘稠的无色至淡黄色透明液体；S4：向所述的无色至淡黄色透明液体中加入2
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4份甲醇，使用超声震荡处理6
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8min，获得均一无色的溶有3
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二甲基氨基丙胺
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氮杂环化合物盐的甲醇溶液；S5：取10
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12份S2中所述水热碳加入S4所得的溶有3
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二甲基氨基丙胺
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氮杂环化合物盐的甲醇溶液中，摇匀后使用超声震荡处理20min；S6：将S5中所...

【专利技术属性】
技术研发人员：贠延滨，毛家明，李萌，柳文莉，仇智，李祖钰，
申请(专利权)人：北京新林环境科技有限公司，
类型：发明
国别省市：