一种离子液体-nMOFs纳米流体的制备方法及应用技术

本发明专利技术具体涉及一种离子液体

【技术实现步骤摘要】
一种离子液体
‑
nMOFs纳米流体的制备方法及应用


[0001]本专利技术属于大气污染物控制
，具体涉及一种离子液体
‑
nMOFs纳米流体的制备方法及应用。

技术介绍

[0002]硫化氢(H2S)是一种无色、具有刺激性气味的强酸性气体，其具有易燃、易爆、强腐蚀性和高毒等特点。此外，H2S的嗅觉阈值极低，是生活中的不良气味来源之一。H2S对设备及管路具有很强的腐蚀作用，且极易导致催化剂中毒。因此，硫化氢的脱除是工业生产中不可或缺的一环。国内外处理H2S废气的方法种类繁多，高浓度硫化氢的脱除首选工艺为Claus法，对于低浓度硫化氢气体，根据脱硫剂的特点，脱硫工艺可分为干法和湿法两种。其中湿法工艺以吸收法为主，醇胺溶液是最常见的湿法脱硫工艺，但其以水为溶剂，比热容较大，再生能耗高。离子液体是常温下呈液体的盐，对许多气体具备很高的溶解能力，近年来已被认为是一种有前途的新型气体吸收剂。但其粘度较高，不利于气液传质过程，故吸收时气液传质速率受到了限制。
[0003]纳米流体是指将粒径为纳米级别的微粒分散到基础液体中形成的稳定的均匀的液相流体。研究发现，恰当纳米流体体系的构建可利用纳米颗粒的布朗运动显著增强气液传质过程。nMOFs指的是粒径处于纳米级别的金属有机骨架化合物(MOFs)，是由无机金属中心与桥联的有机配体自组装形成的一类具有高度有序周期性网络结构的新型纳米材料，其活性强，结构高度有序，在气体吸附等方面具备很高的应用潜力。
[0004]当前尚无使用nMOFs构建离子液体基纳米流体脱硫剂方面的研究报道。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种离子液体
‑
nMOFs纳米流体的制备方法，以解决上述技术问题。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0007]一种离子液体
‑
nMOFs纳米流体的制备方法，包括制备离子液体并溶于水或有机溶剂中，获得离子液体溶液，最后向离子液体溶液内加入nMOFs纳米颗粒得到脱硫剂离子液体
‑
nMOFs纳米流体体系。
[0008]其中，本专利技术还可以进一步包括以下技术方案：所述离子液体为多胺类离子液体。
[0009]其中，本专利技术还可以进一步包括以下技术方案：所述离子液体的制备方法为：将多胺类物质溶于水中，在冰浴、氮气保护条件下，缓慢加入摩尔当量相等酸类物质水溶液，持续反应20
‑
60min，在冰浴或常温、氮气保护条件下继续反应12
‑
48h，50
‑
100℃真空旋转蒸发1
‑
4h得到粘稠液体，即多胺类离子液体。
[0010]其中，本专利技术还可以进一步包括以下技术方案：所述多胺类物质为二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、多乙烯多胺、聚乙烯亚胺中的至少一种。
[0011]其中，本专利技术还可以进一步包括以下技术方案：所述酸类物质为氨基酸(赖氨酸、
谷氨酸中的至少一种)、盐酸、醋酸、四氟硼酸中的至少一种。
[0012]其中，本专利技术还可以进一步包括以下技术方案：所述将所述离子液体溶于水或有机溶剂中，得到离子液体溶液，包括：将所述离子液体溶于水、乙二醇或丙三醇中任一溶剂中，得到离子液体质量浓度为20
‑
80％的离子液体溶液。
[0013]其中，本专利技术还可以进一步包括以下技术方案：所述铁基或铜基nMOFs纳米颗粒包括HKUST
‑
1或MIL
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101(Fe)中的至少一种。
[0014]其中，本专利技术还可以进一步包括以下技术方案：所述纳米颗粒质量比为0.01
‑
2％。
[0015]其中，本专利技术还可以进一步包括以下技术方案：向离子液体溶液内加入纳米颗粒后，磁力搅拌10
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60min，间歇超声0.5
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2h，获得稳定的悬浮液，即离子液体
‑
nMOFs纳米流体脱硫剂。
[0016]一种离子液体
‑
nMOFs纳米流体体系的应用，用于含硫化氢气体的净化脱硫。吸收硫化氢气体后，再生温度为50
‑
90℃，再生气体为空气或氮气。
[0017]有益效果：
[0018]本专利技术首次将nMOFs纳米颗粒引入到多胺类离子液体溶液中，利用极微量的纳米颗粒即可获得脱硫及再生性能均显著提升的纳米流体体系脱硫剂。离子液体
‑
nMOFs纳米流体体系脱硫剂性质稳定，制备方便，再生性高，再生能耗低，重复利用性能优良，脱硫性能显著优于同体系非纳米流体体系，使用条件温和，适宜工业化推广应用。
附图说明
[0019]图1为离子液体
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nMOFs纳米流体的制备方法流程示意图；
[0020]图2为实施例一、二、三中三种离子液体溶液的脱硫性能示意图；
[0021]图3为[TEPA
‑
Lys][EG]添加质量分数0.05％的HKUST
‑
1纳米颗粒前后的脱硫性能对比示意图；
[0022]图4为吸收前(a)和吸收后(b)的HKUST
‑
1纳米颗粒SEM图像；
[0023]图5为[TEPA
‑
Lys][EG]添加质量分数0.05％的MIL
‑
101(Fe)纳米颗粒前后的脱硫性能对比示意图；
[0024]图6为吸收前(a)和吸收后(b)的MIL
‑
101(Fe)纳米颗粒SEM图像；
[0025]图7为纳米颗粒质量分数0.05％的离子液体
‑
HKUST
‑
1纳米流体脱硫剂的空气再生及氮气再生性能，以及离子液体溶液的再生性能对比示意图；
[0026]图8为纳米颗粒质量分数0.05％的离子液体
‑
MIL
‑
101(Fe)纳米流体脱硫剂的空气再生及氮气再生性能，以及离子液体溶液的再生性能对比示意图；
[0027]图9为纳米颗粒质量分数0.05％的离子液体
‑
HKUST
‑
1纳米流体脱硫剂分别使用氮气和空气再生时的循环利用性能；
[0028]图10为纳米颗粒质量分数0.05％的离子液体
‑
MIL
‑
101(Fe)纳米流体脱硫剂的循环利用性能；
[0029]图11为纳米颗粒质量分数0.05％的离子液体
‑
MIL
‑
101(Fe)纳米流体脱硫剂的多级吸收性能。
具体实施方式
[0030]下面结合具体实施例，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种离子液体
‑
nMOFs纳米流体的制备方法，其特征在于，包括制备离子液体，并将所述离子液体溶于水或有机溶剂中，得到离子液体溶液，然后向离子液体溶液内加入铁基或铜基nMOFs纳米颗粒，得到离子液体
‑
nMOFs纳米流体。2.根据权利要求1所述一种离子液体
‑
nMOFs纳米流体的制备方法，其特征在于，所述离子液体为多胺类离子液体。3.根据权利要求2所述一种离子液体
‑
nMOFs纳米流体的制备方法，其特征在于，所述离子液体的制备方法包括：将多胺类物质溶于水中，在冰浴、氮气保护条件下，缓慢加入摩尔当量相等酸类物质水溶液，持续反应20
‑
60min，在冰浴或常温、氮气保护条件下继续反应12
‑
48h，50
‑
100℃真空旋转蒸发1
‑
4h得到粘稠液体，即多胺类离子液体。4.根据权利要求3所述离子液体的制备方法，其特征在于，所述多胺类物质为二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、多乙烯多胺、聚乙烯亚胺中的至少一种，所述酸类物质为氨基酸、盐酸、醋酸、四氟硼酸中的至少一种。5.根据权利要求1所述一种离子液体
‑
nMOFs纳米流体的制备方法，其特征在于，所述将所述离子液体溶于水或有机溶剂中，得到离子液体溶液，包括：将所述离子液体溶于水、乙...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘新鹏，董小乐，李孟钊，王诗惠，
申请(专利权)人：山东理工大学，
类型：发明
国别省市：