一种高效捕集CO2的低共熔溶剂的制备及应用制造技术

本发明专利技术公开了一种高效捕集CO2的低共熔溶剂的制备及应用，属于高温高效捕集CO2技术领域。本发明专利技术低共熔溶剂由环糊精和胺类制备，本发明专利技术制备的DES可使易挥发的胺类具有高稳定性；DES体系对CO2在高温下具有较高的吸收量，溶剂挥发性低、损失小，热稳定性好、循环使用效果好，能实现对CO2的高效可逆吸收等优点。这是因为环糊精与乙醇胺的羟基发生氢键作用，而保留了对CO2具有吸附作用的氨基，同时由于氢键的作用使得乙醇胺的挥发性极大降低。环糊精与三乙烯四胺等烯胺中氨基发生氢键作用，也具有降低其挥发性的作用，同时保留其他氨基吸收CO2。。。

【技术实现步骤摘要】
一种高效捕集CO2的低共熔溶剂的制备及应用


[0001]本专利技术属于CO2捕集
，具体涉及一种环糊精类低共熔溶剂的制备方法及CO2捕集应用。

技术介绍

[0002]随着社会发展，CO2气体排放加剧，造成的环境问题日益严重。如何有效减少CO2排放，甚至“零排放”受到全世界的广泛关注。CO2捕集不仅有利于应对和缓解气候变化，同时可作为C1资源和高附加值化工产品的优质原料。目前CO2捕集方法主要有吸收法、膜分离法、低温蒸馏法以及吸附法等。其中醇胺水溶液化学吸收法在工业中应用范围最广，但由于吸收剂易挥发、吸收温度低、再生能耗高、腐蚀设备等限制了其进一步发展。
[0003]低共熔溶剂(Deep eutectic solvents，DESs)由氢键供体和氢键受体通过氢键相互作用形成的熔点低于任一组分的多元混合物，又称为类离子液体，作为一种新兴溶剂不仅继承了离子液体蒸汽压低、物理化学性质可调等优点，还具有制备过程简单、纯度高、原子利用率高、可生物降解等特点，已被初步应用于气体捕获领域并展现出良好的捕获能力。专利(CN114768479A)以咪唑和乙醇胺为原料，在70～90℃下制备了DES用于CO2吸收，在30℃下循环使用5次后，吸收量没有发生明显的变化。除此之外，作为吸收剂的DESs还有季铵盐和/或季鏻盐与乙二醇制备的DESs(CN108993098A)、双负电荷阴离子功能离子液体为氢键受体和多元醇为氢键供体组成的DESs(CN109908707A)、醇胺类化合物和DESs混合物作(CN111603894A，CN111603895A)、氯化钙等与乙醇胺等组成的二元或三元DESs(CN108993125A，CN109200760A)等。目前以DESs为吸收剂进行CO2捕集，受限于氢键配体种类和数量，单位质量的低共熔溶剂吸收CO2的能力受限，吸收量较小。
[0004]环糊精是淀粉的降解产物，具有良好的生物兼容性，由于其“内疏水，外亲水”的特殊分子结构，不但能与多种有机小分子形成包合物，还会通过非共价键力活化反应物，促进反应的进行。尽管已经合成多种不同类型的DESs，但是关于环糊精类DESs的研究和报道较少，专利CN111234733B以环糊精、苹果酸、酒石酸等为原料制备了胶黏剂，较大的粘度限制了其在萃取分离等领域的应用。专利CN114196431B以环糊精和小分子有机酸为原料制备了酸性的DESs用于燃油的氧化脱硫，但是酸性DESs对酸性气体，如CO2的吸收效果较差。环糊精含有大量羟基，这些羟基可以与CO2形成官能团(无机化学学报,2013,29(8),1645
‑
1648)。

技术实现思路

[0005]利用环糊精与乙醇胺等通过氢键作用合成一类常温下呈液体的碱性环糊精类DESs，并通过特殊的氢键作用和氨基吸附位，提供一种基于DESs的CO2吸收液制备方法及应用，解决目前现有技术中CO2吸收量小、溶剂易挥发导致损失高等缺点。
[0006]为了达到上述目的，本专利技术采用了下列技术方案：
[0007]一种高效捕集CO2的低共熔溶剂的制备方法，包括如下步骤：
[0008]步骤1，将环糊精与氢键供体混合搅拌，得到环糊精类低共熔溶剂；
[0009]步骤2，将CO2通入环糊精类低共熔溶剂中进行吸收，重量不在发生变化时表明达到吸附平衡，得到吸附量；将CO2切换为N2进行再生。
[0010]进一步，所述环糊精为α
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环糊精、β
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环糊精、γ
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环糊精中的任意一种或多种混合物。
[0011]进一步，所述氢键供体为乙醇胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、五乙烯六胺等的任意一种或多种混合物。
[0012]进一步，环糊精与氢键供体的摩尔比为1:2～1:4。
[0013]进一步，所述步骤1中搅拌温度为30℃～80℃。
[0014]进一步，所述步骤1中搅拌时间为10～30min。
[0015]进一步，所述步骤2中将CO2通入环糊精类低共熔溶剂中进行吸收，吸收温度为30℃～110℃。
[0016]进一步，步骤2中将CO2切换为N2进行再生，所述再生过程的温度为80℃～110℃。
[0017]与现有技术相比本专利技术具有以下优点：
[0018]1、本专利技术制备的DES可使易挥发的胺类具有高稳定性。
[0019]2、本专利技术DES体系对CO2在高温下具有较高的吸收量，溶剂挥发性低、损失小，热稳定性好、循环使用效果好，能实现对CO2的高效可逆吸收。
附图说明
[0020]图1为β
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环糊精、乙醇胺、及其不同比例制备的DES的红外谱图。
[0021]图2为β
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环糊精、乙醇胺、及其不同比例制备的DES的核磁谱图。
[0022]图3为β
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环糊精类DES在80℃下的循环使用性能。
具体实施方式
[0023]本专利技术用以下实施例说明，但本专利技术并不限于下述实施例，在不脱离前后所述宗旨的范围下，变化实施都包含在本专利技术的技术范围内。
[0024]实施例1
[0025]将氢键受体α
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环糊精与氢键供体乙醇胺按照摩尔比1:3加入圆底烧瓶中，在30℃下加热搅拌10分钟，得到低共熔溶剂。取一定量的DES到吸收管中，在80℃下通入CO2，吸收达到平衡后吸收量质量比为28.3％。
[0026]实施例2
[0027]将氢键受体β
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环糊精与氢键供体乙醇胺按照摩尔比1:3加入圆底烧瓶中，在30℃下加热搅拌10分钟，得到低共熔溶剂。取一定量的DES到吸收管中，在80℃下通入CO2，吸收达到平衡后吸收量质量比为28.7％。
[0028]实施例3
[0029]将氢键受体γ
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环糊精与氢键供体乙醇胺按照摩尔比1:3加入圆底烧瓶中，在30℃下加热搅拌10分钟，得到低共熔溶剂。取一定量的DES到吸收管中，在80℃下通入CO2，吸收达到平衡后吸收量质量比为28.1％。
[0030]实施例4
[0031]将氢键受体β
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环糊精与氢键供体乙醇胺按照摩尔比1:2加入圆底烧瓶中，在30℃下加热搅拌10分钟，得到低共熔溶剂。取一定量的DES到吸收管中，在80℃下通入CO2，吸收达到平衡后吸收量质量比为25.7％。
[0032]实施例5
[0033]将氢键受体β
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环糊精与氢键供体乙醇胺按照摩尔比1:4加入圆底烧瓶中，在30℃下加热搅拌10分钟，得到低共熔溶剂。取一定量的DES到吸收管中，在80℃下通入CO2，吸收达到平衡后吸收量质量比为30.3％。
[0034]实施例6
[0035]将氢键受体β
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环糊精与氢键供体四乙烯五胺照摩尔比1:3加入圆底烧瓶中，在80℃下加热搅拌30分钟，得到低共熔溶剂。取一定量的DES到吸收管中，在80℃下通入CO2，吸收达到平衡后本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高效捕集CO2的低共熔溶剂的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤1，将环糊精与氢键供体混合搅拌，得到环糊精类低共熔溶剂；步骤2，将CO2通入环糊精类低共熔溶剂中进行吸收，重量不在发生变化时表明达到吸附平衡，得到吸附量；将CO2切换为N2进行再生。2.根据权利要求1所述的一种高效捕集CO2的低共熔溶剂的制备方法，其特征在于：所述环糊精为α
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环糊精、β
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环糊精、γ
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环糊精中任意一种或多种混合物。3.根据权利要求1所述的一种高效捕集CO2的低共熔溶剂的制备方法，其特征在于：所述氢键供体为乙醇胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、五乙烯六胺等的任意一种或多种混合物。4.根据权利要求1所述的一种高效捕集CO2的低共熔溶...

【专利技术属性】
技术研发人员：王建龙，关胜琴，李开喜，
申请(专利权)人：中国科学院山西煤炭化学研究所，
类型：发明
国别省市：