【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于气体分离与净化，具体涉及一种用于吸收酸性气体的季鏻类离子型低共熔溶剂。
技术介绍
1、近年来，随着煤炭、石油、天然气等化石燃料燃烧排放酸性气体，如二氧化碳(co2)、二氧化硫(so2)、硫化氢(h2s)等，导致酸雨、臭氧层破坏、全球变暖等一系列严峻的环境问题。同时，酸性气体也是化学工业中的主要污染物之一，这些气体的存在会增加对管道和设备的腐蚀而影响其使用寿命。因此，如何开发高效、经济、环保的新材料和新技术应用于酸性气体分离回收意义重大。
2、目前，醇胺法是工业中酸性气体净化的主要方法。醇胺法主要通过酸碱反应来吸收酸性气体，升温解吸出酸性气体。尽管醇胺法具有净化度高、适应性宽等优点，但其存在吸收剂降解严重，再生能耗高等问题。因此，亟需开发高效、低能耗、绿色的酸性气体吸收剂。
3、低共熔溶剂(des)是由一定化学计量比的氢键供体和氢键受体组合而成两组分或三组分的低共熔混合物。由于氢键受体(hba)和氢键供体(hbd)两者之间存在氢键相互作用、π-π相互作用和卤素键形成，其熔点显著低于单一组分纯物质的熔点。由于原料易得，合成方法简单，并且具有蒸汽压低、溶解性能好、结构和性质可调等特点，des日益受到人们的广泛关注。
4、由于des独特的物理化学性质，其被广泛用于吸收分离酸性气体。在des对吸收so2方面，long等(acs sustainable chem.eng.2020,8,7,2608-2613)合成了emincl-tz低共熔溶剂，在0.1mpa和20℃下，其吸收能力为1.40g
5、此外，在co2的吸收和分离领域，低共熔溶剂也得到了人们的广泛研究。一些季铵或季鏻离子液体室温下呈现固态，尽管理论co2吸收容量很高，但是不能满足实际应用需求，因此将其制备成低共熔溶剂，实现在室温下是液体。根据大量文献的记载，乙二醇(eg)是一种常见的hbd，yang等(chem.commun.2019,55,1426-1429)报道了一种季鏻离子液体[p2222][tz]与eg组成的低共熔溶剂，在25℃和0.1mpa下的co2吸收容量约为0.12g/g。专利cn108993098a提出了[n2222][im]与eg混合用于co2捕集的低共熔溶剂体系，吸收量约为0.13g/g。eg作为氢键供体的des，由于eg相对于离子液体来说饱和蒸汽压高，加热解吸co2过程仍不可避免溶剂损失问题。pena等(chemical engineering journal2021,409,128191)通过两种离子液体制备了一种高热稳定性的[p4444][oac]/[p4444][cl]离子型低共熔溶剂，其分解温度为254℃，但其co2吸收量在35℃和1.4mpa下仅有0.08g/g。本专利技术利用含有卤素阴离子的季鏻离子液体取代乙二醇和室温下呈固态的季鏻离子液体，制备新型的季鏻类离子型低共熔溶剂，利用离子液体的低粘度、蒸气压低，在解吸过程中保证气体的纯度，而且该低共熔溶剂中带负电的氮杂环阴离子能与co2之间发生多位点相互作用，有效提高了低共熔溶剂co2吸收能力。
6、因此，本专利技术利用室温下呈固态的季鏻类氮杂环离子液体和卤化季鏻类离子液体以制备用于吸收酸性气体的季鏻类离子型低共熔溶剂。有效降低单一离子液体的凝固点和粘度，解决固态季鏻类氮杂环离子液体流动性差、吸收气体传质阻力大等缺陷。同时利用离子液体的低粘度，蒸气压低，在解吸过程中保证气体的纯度，减少低共熔溶剂中有机溶剂的使用。该低共熔溶剂具有毒性低、热稳定性好、吸收量高和解吸性能优异等特点。本专利技术为酸性气体吸收剂开发提供了新思路，具有广泛的应用前景。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种用于吸收酸性气体的季鏻类离子型低共熔溶剂，该方法可以解决固态季鏻类氮杂环离子液体流动性差、吸收气体传质阻力大等难题，扩大了吸收剂的选择范围。
2、本专利技术所述的一种用于吸收酸性气体的季鏻类离子型低共熔溶剂，其特征在于，在一定的温度和压力下，将室温下呈固态的季鏻类氮杂环离子液体为氢键供体和卤化季鏻类离子液体为氢键受体按照不同摩尔比溶于有机溶剂中，搅拌一定时间后通过减压蒸馏的方法去除有机溶剂，即可得到离子型低共熔溶剂，利用该低共熔溶剂在一定的温度和压力下，实现酸性气体的吸收和解吸。
3、其中，所述的氢键供体为季鏻类氮杂环离子液体，结构通式如下：
4、
5、其中，r1、r2、r3、r4分别独立选自cnh2n+1(n为整数，2≤n≤4)，x为非质子氮杂环(咪唑、吡唑、三氮唑、四氮唑、羟基吡啶、氰基吡咯)阴离子中的一种或两种。
6、其中，所述的氢键受体为含有卤素阴离子的季鏻类离子液体的通式如下：
7、
8、其中，r1、r2、r3、r4分别独立选自cnh2n+1(n为整数，2≤n≤4)，y为cl-、br-中的一种。
9、本专利技术中所述的季鏻类离子型低共熔溶剂是利用两类季鏻类离子液体在0～200℃下和0.01～1.0mpa下搅拌混合0.5-5h，搅拌混合结束后在40～75℃下减压蒸馏0.5～2h去除有机溶剂，制得低共熔溶剂。
10、本专利技术中所述中季鏻类氮杂环离子液体和卤化烷基季鏻类离子液体的摩尔比为1:1～1:95。
11、本专利技术所述的有机溶剂为无水甲醇、无水乙醇、乙酸乙酯、乙腈中的一种或多种。
12、本专利技术中所述中季鏻类离子型低共熔溶剂用于co2、so2、h2s等酸性气体吸收。季鏻类离子型低共熔溶剂可以通过一定温度和一定压力条件下实现酸性气体的吸收和解吸，吸收温度为10～100℃，吸收压力为0.1～1.0mpa，解吸温度为50～200℃，解吸压力为0.1～1.0mpa。
13、本专利技术的有益效果是：
14、1、该季鏻类离子型低共熔溶剂解决固态季鏻类氮杂环离子液体流动性差、吸收气体传质效率低等缺陷，扩大了吸收剂的选择范围。
15、2、该季鏻类离子型低共熔溶剂制备工艺简单，原料丰富易得。
16、3、该季鏻类离子型低共熔溶剂具有热稳定性好、吸收容量高和解吸性能优异等优势。
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1.一种用于吸收酸性气体的季鏻类离子型低共熔溶剂，其特征在于，在一定的温度和压力下，将季鏻类氮杂环离子液体作为氢键供体，将卤化季鏻类离子液体作为氢键受体，所述氢键供体和所述氢键受体按照不同摩尔比溶于有机溶剂中，搅拌一定时间后通过减压蒸馏的方法去除有机溶剂，即可得到所述季鏻类离子型低共熔溶剂。
2.根据权利要求1所述的季鏻类离子型低共熔溶剂，其特征在于，所述的氢键供体是季鏻类氮杂环离子液体，其结构通式如下：
3.根据权利要求1所述的季鏻类离子型低共熔溶剂，其特征在于，所述的氢键受体为含有卤素阴离子的季鏻类离子液体，其结构通式如下：
4.根据权利要求1所述的季鏻类离子型低共熔溶剂，其特征在于，所述的季鏻类氮杂环离子液体与卤化季鏻类离子液体的摩尔比为1:1～95:1。
5.根据权利要求1所述的季鏻类离子型低共熔溶剂，其特征在于，所述的含有卤素阴离子的季鏻类离子液体和所述的季鏻类氮杂环离子液体在0～200℃下和0.01～1.0MPa下搅拌混合0.5-5h。
6.根据权利要求1所述的季鏻类离子型低共熔溶剂，其特征在于，所述的有机溶
7.根据权利要求1所述的季鏻类离子型低共熔溶剂，其特征在于，所述的减压蒸馏的条件为：在40～75℃下减压蒸馏0.5～2h。
8.根据权利要求1所述的季鏻类离子型低共熔溶剂，其特征在于，所述的酸性气体为CO2、SO2、H2S。
9.根据权利要求1所述的季鏻类离子型低共熔溶剂，其特征在于，所述的季鏻类离子型低共熔溶剂可以通过一定温度和一定压力条件下实现酸性气体的吸收和解吸，吸收温度为10～100℃，吸收压力为0.1～1.0MPa，解吸温度为50～200℃，解吸压力为0.1～1.0MPa。
10.权利要求1-9任一项所述的季鏻类离子型低共熔溶剂在吸收酸性气体的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种用于吸收酸性气体的季鏻类离子型低共熔溶剂，其特征在于，在一定的温度和压力下，将季鏻类氮杂环离子液体作为氢键供体，将卤化季鏻类离子液体作为氢键受体，所述氢键供体和所述氢键受体按照不同摩尔比溶于有机溶剂中，搅拌一定时间后通过减压蒸馏的方法去除有机溶剂，即可得到所述季鏻类离子型低共熔溶剂。
2.根据权利要求1所述的季鏻类离子型低共熔溶剂，其特征在于，所述的氢键供体是季鏻类氮杂环离子液体，其结构通式如下：
3.根据权利要求1所述的季鏻类离子型低共熔溶剂，其特征在于，所述的氢键受体为含有卤素阴离子的季鏻类离子液体，其结构通式如下：
4.根据权利要求1所述的季鏻类离子型低共熔溶剂，其特征在于，所述的季鏻类氮杂环离子液体与卤化季鏻类离子液体的摩尔比为1:1～95:1。
5.根据权利要求1所述的季鏻类离子型低共熔溶剂，其特征在于，所述的含有卤素阴离子的季鏻类离子液体和所述的季鏻类氮...
【专利技术属性】
技术研发人员：董海峰，潘翠钦，王波，刘帆，刘伟，李子健，薛海洋，张香平，
申请(专利权)人：广东中科亚湾科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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