一种吡唑基低共熔溶剂吸收剂的制备方法及其在捕集SO2方面的应用技术

本发明专利技术属于绿色化工领域，公开了一种吡唑基低共熔溶剂吸收剂并将其用于捕集SO2气体。所述吸收剂由氢键受体和氢键供体构成，氢键受体为氯化

【技术实现步骤摘要】
一种吡唑基低共熔溶剂吸收剂的制备方法及其在捕集SO2方面的应用


[0001]本专利技术属绿色化工领域，涉及一种吡唑基低共熔溶剂，具体涉及一种吡唑基低共熔溶剂的制备方法及其在SO2捕集中的应用。

技术介绍

[0002]几十年来，天然气、石油和煤炭等化石燃料一直是人类社会发展的主要能源。随着世界的科技飞速发展，世界各地对天然气、石油和煤炭等化石燃料的消耗也越来越多，虽然其为人类的生活提供了诸多的便利，但对人类赖以生存的环境造成不同程度的污染，并且严重危害了人类的健康。大规模的使用化石燃料，会产生大量的有毒有害气体，SO2就是其中最主要的组成部分。SO2是一种典型的具有酸性和腐蚀性的空气污染物，其不光会引起酸雨和雾霾等环境问题，当SO2进入血液会与血红蛋白结合，从而危害人类的健康。近年来，为了解决环境污染问题和社会的可持续发展，各国颁布了许多的政策来降低化石燃料中的硫化物的含量，但仍然有一些含硫化合物燃烧后产生SO2并伴随着烟气排放到空气中。本着绿色可持续发展的理念，如何选择一种绿色环保的吸收剂来有效深度去除烟气中的SO2成为当今迫切需要解决的问题。因此，设计出一类环境友好并、吸收效果好、循环性能和选择性好的吸收剂来用于烟气脱硫是一项值得研究的课题。
[0003]近些年来，DESs作为一种新兴的绿色溶剂，因其成本低廉、制备工艺简单、可以生物降解、100％的原子利用率和无毒等特性，引起了许多不同领域的科研人员的广泛关注，并且被广泛应用于有机合成、电化学、萃取分离、生物降解和气体吸收与分离等方面。在烟气脱硫方面尤为突出，DESs因其绿色无毒、循环性能好和其选择性能优异等特性，被认为是一种非常有研究前景的气体吸收剂。DESs的合成十分简单，将一定化学计量比的HBDs和HBAs进行混合，两者之间主要通过氢键相互作用、π
‑
π相互作用和卤素键形成熔点低于各组分的液体，不同化学计量比、不同种类的氢键供体(HBDs)和(HBAs)形成的DESs的性能通常存在差异。因此，为了实现对烟气中的SO2气体的高性能吸收，合理选择HBDs和HBAs是制备DESs吸收剂的关键。
[0004]根据大量文献的记载，氯化1
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乙基
‑3‑
甲基咪唑(EmimCl)是一种常见的HBA，且以EmimCl为HBA的DESs气体吸收剂都有很高的SO2吸收容量。又有研究表明，具有含氮杂环结构(如吡咯和咪唑等)的DESs均有较高的SO2吸收性能。吡唑作为一种化学结构与咪唑类似的含氮五元杂环化合物，其具有芳香性并且同时含有HBD和HBA的作用位点。若将EmimCl与吡唑及其衍生物进行组合，有望制备一类含有高SO2气体吸收容量的DESs吸收剂。

技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的技术问题是提供一种吡唑基低共熔溶剂DESs吸收剂。
[0006]本专利技术最后要解决的技术问题是提供上述吡唑基DESs吸收剂的应用。
[0007]针对上述问题，本文提出了以含卤素阴离子的有机盐类化合物为氢键受体HBAs，
以含有氮杂原子的五元杂环化合物为氢键供体HBDs，构建吡唑基DESs用于SO2气体的吸收。
[0008]优选的，所述的含卤素阴离子的有机盐类化合物为1
‑
乙基
‑3‑
甲基氯化咪唑(EmimCl)，结构式为：
[0009][0010]优选的，所述的含有氮杂原子的五元杂环化合物为吡唑(Pyz)、5
‑
氨基吡唑(5
‑
NH2Pyz)、3
‑
氨基
‑5‑
羟基吡唑(3
‑
NH2‑5‑
OHPyz)、甲酸
‑3‑
吡唑(3
‑
COOHPyz)，最优选为Pyz。结构式分别为：
[0011][0012]其中，所述的HBAs：HBDs的摩尔比为2：1～7：1。
[0013]其中，所述的DESs在室温下为液体，所述的吡唑基DESs的熔点远低于单组分的熔点，
[0014]其中，所述的EmimCl、Pyz、5
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NH2Pyz、3
‑
NH2‑5‑
OHPyz、3
‑
COOHPyz可以直接从试剂供应商处购买，无需进一步纯化。
[0015]所述的吡唑基低共熔溶剂吸收剂的制备方法，步骤为：
[0016]将一定摩尔比的HBAs和HBDs放入玻璃瓶中，密闭并将其置于油浴中加热至100℃，以800rpm的转速搅拌3h后将玻璃瓶移出油浴，冷却至室温，即可得到所需的吡唑基低共熔溶剂DESs吸收剂。
[0017]所述HBAs：HBDs的摩尔比为2：1～7：1。
[0018]本专利技术还提供上述吡唑基DESs吸收剂在SO2吸收中的应用，具体应用方法为：使用“双罐式”气体吸收装置，对SO2或CO2进行吸收实验。用分析天平(精度为
±
0.0001g)称取0.0100
‑
1.0000g的样品(w)放入吸收罐中，密闭装置后放入恒温水浴，设置所需温度(为25～80℃)进行不同温度下的气体吸收实验。
[0019]所述的吡唑基DESs对SO2有很高的吸收容量，最高可达1.466g/g(20℃、1.0bar)。
[0020]所述的吡唑基DESs具有较快的吸收速率，在45s内基本上达到吸收平衡。
[0021]所述的吡唑基DESs具有优异的SO2/CO2选择性，EmimCl：Pyz(7：1)的理想气体选择性指数为1042.8(20℃、1.0bar)。
[0022]所述的DESs具有优异循环使用性能。EmimCl：Pyz(7：1)吸收
‑
解吸40次后活性仍无
明显下降并且吸收容量基本不变。
[0023]本专利技术具有以下优点：
[0024]1、所制备的吡唑基DESs吸收剂含有多个活性位点可与SO2相互作用，可在短时间内高效吸收SO2气体，SO2吸收量大，吸收效率高。
[0025]2、所制备的吡唑基DESs吸收剂具有优异的SO2/CO2选择性。
[0026]3、所制备的吡唑基DESs吸收剂具有优异的循环使用性能。
[0027]4、所制备的吡唑基DESs吸收剂吸收速率快，可以在很短的时间内达到吸收平衡。
[0028]5、所制备的吡唑基DESs吸收剂具有高热稳定性和难挥发性，有利于吸收剂的长期使用。
[0029]6、提供了一种新型的可以对SO2进行捕集的吸收剂，制作过程简单，无需纯化，合成过程中无副产物的产生，成本低，符合绿色化学的宗旨。
附图说明
[0030]图1(a)为不同摩尔比的吡唑基DESs的SO2吸收容量，1(b)为不同HBDs的吡唑基DESs对SO2吸收容量。
[0031]图2(a)为压力对吡唑基DESs的SO2吸收容量的影响，2(b)为温度对吡唑基DESs的SO2吸收容量的影响。
[0032]图3本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种吡唑基低共熔溶剂吸收剂，其特征在于，是将不同摩尔比的氢键受体HBAs和氢键供体HBDs通过加热搅拌法制备而成的吡唑基低共熔溶剂DESs，其中，HBAs为含卤素阴离子的有机盐类化合物：1
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乙基
‑3‑
甲基氯化咪唑EmimCl；HBDs为含有氮杂原子的五元杂环化合物中的一种：吡唑(Pyz)、5
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氨基吡唑(5
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NH2Pyz)、3
‑
氨基
‑5‑
羟基吡唑(3
‑
NH2‑5‑
OHPyz)、甲酸
‑3‑
吡唑(3
‑
COOHPyz)。2...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘辉，李嘉雯，王超，沈玥，唐梦晗，朱文帅，张铭，范益群，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：