耦合微细碳酸钙合成的含离子液体乳化液膜强化二氧化碳吸收方法技术

本发明专利技术提供一种耦合微细碳酸钙合成的含离子液体乳化液膜强化二氧化碳吸收方法，本发明专利技术制备出含有离子液体的水包油包水乳化液膜分散体系，通过分散油滴强化吸收剂对二氧化碳的吸收速率，同时利用油膜中的对二氧化碳溶解度大的离子液体加快促进二氧化碳在液膜中的传质而进入到含有氢氧化钙的内水相中，从而使二氧化碳和氢氧化钙反应生成碳酸钙，受到内水相液滴大小的限制，在以内水相空间为软模板的条件下制备出微细的碳酸钙颗粒。其利用分散液滴在气-液界面的扰动，增强了气-液界面湍动，表面更新加快，从而传质速度提高。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提供一种，本专利技术制备出含有离子液体的水包油包水乳化液膜分散体系，通过分散油滴强化吸收剂对二氧化碳的吸收速率，同时利用油膜中的对二氧化碳溶解度大的离子液体加快促进二氧化碳在液膜中的传质而进入到含有氢氧化钙的内水相中，从而使二氧化碳和氢氧化钙反应生成碳酸钙，受到内水相液滴大小的限制，在以内水相空间为软模板的条件下制备出微细的碳酸钙颗粒。其利用分散液滴在气-液界面的扰动，增强了气-液界面湍动，表面更新加快，从而传质速度提高。【专利说明】
本专利技术涉及一种利用含有离子液体的乳化液膜体系强化二氧化碳吸收耦合微细碳酸钙合成的方法。
技术介绍
近些年来，二氧化碳引起的气候变暖已经受到越来越多的关注，这种温室效应将严重影响人类的生存环境与生态环境。随着人们对全球变暖和资源短缺的问题重视程度的提高，二氧化碳的捕集与资源利用已经成为21世纪学术界和工业界共同关注的焦点。从总体上看，目前我国二氧化碳排放量已位居世界第一位，所以二氧化碳的减排和捕集也是我国首要解决的环境问题之一。二氧化碳一方面是引起全球气候变暖的温室气体，另一方面，二氧化碳作为地球上最丰富的碳资源，用途极广。为了解决上述问题并且考虑到二氧化碳在工业生产和生活中的积极作用，世界各国，尤其是发达国家投以巨资，集中人力通过各种方法来固定二氧化碳。捕集和固载二氧化碳已成为一个紧迫的任务。目前国际上二氧化碳的分离捕集技术主要包括吸收法，吸附法，低温分离法，膜分离法和生物分离法，其中以吸收法最为成熟。吸收法又分为化学吸收和物理吸收两种，化学吸收是目前对低二氧化碳分压混合气脱碳的有效分离方式。尽管化学吸收法吸收速率相对较高，但其设备腐蚀性强、再生能耗低。如今，燃烧前降碳策略得到了业界的高度重视，燃烧前降碳过程总体降低了二氧化碳的生成，而且含有的二氧化碳的混合气中，二氧化碳所占的分压高，适宜采用物理吸收方法捕集二氧化碳。物理吸收方法可以克服化学吸收方法所带来的设备腐蚀问题和溶剂回收能耗大的问题。然而物理吸收方法依然存在吸收速率低的问题。
技术实现思路
专利技术目的:本专利技术提供一种，其目的是解决以往的二氧化碳的处理方式效果不理想的问题。技术方案: 一种，其特征在于:该方法是制备出平均粒径为35-43微米的含有离子液体的油包水包水乳化液膜分散体系，并将该体系作为吸收剂吸收二氧化碳并耦合生成微细碳酸钙颗粒，具体做法为:从气瓶释放出的二氧化碳气体经总阀，减压阀，通过稳压阀稳压后，进入设在恒温水浴内的缓冲罐，将缓冲罐中的气体经调节阀通入到同样在恒温水浴内的吸收器中，同时打开加料口加进含有离子液体的油包水乳化液膜分散体系，离子液体的油包水乳化液膜分散体系进料后整个系统处于密封状态，开启搅拌器，通过转速控制仪调节搅拌转数，控制在100-300转/分钟，观察记录U形管压差计的示数变化，当达到压力差稳定不变后吸收平衡，吸收过程结束，乳化液膜经过解吸和破乳后得到碳酸钙微细颗粒。含有离子液体的油包水包水乳化液膜分散体系加进吸收器之前，应先对恒温水浴预热到25°C，然后通过真空泵将吸收器抽成真空。制备的含有离子液体的油包水包水乳化液膜在吸收器中吸收二氧化碳，气体进入吸收塔，吸收压力0.1兆帕，吸收温度小于30摄氏度。含有离子液体的油包水包水乳化液膜分散体系的具体制备步骤如下: 首先制备含有离子液体的油包水乳液，在含有0.1%质量百分比的表面活性剂的煤油中加入体积分率为5?10%的、溶解度大于连续相的离子液体，采用高速剪切制乳，在搅拌转速为5000?18000转/分钟下同时逐渐加入饱和氢氧化钙溶液，搅拌10?15分钟后制成所需的含有离子液体的油包水型乳化液分散体系，油相和碱溶液的体积比，即油水比为2?3:1 ;第二步制备油包水包水乳化液膜，在含有0.15%表面活性剂的去离子水中，在搅拌转速为200转/分钟的条件下，逐滴加入第一步制备的油包水乳液，加入的油包水乳液体积与去离子水体积的比例，即乳水比为1:4-3:8，乳液滴完后再搅拌5分钟，即制备出平均粒径为35?43微米的含有离子液体的油包水乳化液膜分散体系。溶解度大于连续相的离子液体为1-甲基-3甲基咪唑六氟磷酸、1-丁基-3甲基咪唑六氟磷酸或1-辛基-3甲基咪唑六氟磷酸，其在油相煤油中的体积百分率为5-10%。含有离子液体乳化液膜分散体系强化吸收二氧化碳的同时，以内水相液滴为软模板生成碳酸钙微细颗粒，平均粒径范围在400纳米至2500纳米之间。优点效果: 本专利技术提供一种，强化传质技术是克服现有问题的有效手段。强化气-液传质是化工过程强化的重要分支，在该领域中，采用分散相粒子强化传质是研究的热点。在气-液强化传质研究领域，以分散体系，如分散固体颗粒或分散液滴，强化气-液界面传质速度是一个重要的研究方向。油包水包水(w/0/w)乳化液膜体系即为一种分散体系，是指在分散的油滴中还有分散的水滴，构成了由油相隔开的三相体系，即外水相连续相，分散的油相，以及分散在油滴中的内水相，其分散相可以起到扰动强化湍动，从而强化连续相吸收剂吸收气体的速度，同时，乳化液膜的内水相微水池可以作为一个微反应池，在其内发生反应等。离子液体是由有机阳离子和无机阴离子或有机阴离子构成的熔融液体。本专利技术的体系具有诸多优点，如几乎无蒸汽压、电化学窗口宽等。在分离领域中，其最吸引人的性质就是利用其几乎无蒸汽压的特性而作为不挥发溶剂来使用。离子液体还具有可设计性，它的极性和非极性性质有利于制备多种分散体系。本专利技术是一种新的二氧化碳捕集和固载方法，即以含有离子液体的油包水包水(ff/0/ff)乳化液膜，利用其分散的油滴强化二氧化碳在气-液间的传质速率(即气相主体和连续相液体间的传质)，同时以该乳化液膜形成的油滴内的分散水滴(即内水相)的限制空间为软模板联产碳酸钙微细颗粒，在生成副产物固载二氧化碳的同时，以这种微环境下的化学反应进一步促进气-液传质的物理过程，是集二氧化碳捕集和固载为一体的过程。该新方法一方面实现了对二氧化碳的分离捕集，一方面以生产碳酸钙微细颗粒产品的方式实现了对二氧化碳的固载，同时副产高附加值的产品，是双赢的科技策略。本专利技术制备出含有离子液体的水包油包水乳化液膜分散体系，通过分散油滴强化吸收剂对二氧化碳的吸收速率，同时利用油膜中的对二氧化碳溶解度大的离子液体加快促进二氧化碳在液膜中的传质而进入到含有氢氧化钙的内水相中，从而使二氧化碳和氢氧化钙反应生成碳酸钙，受到内水相液滴大小的限制，在以内水相空间为软模板的条件下制备出微细的碳酸钙颗粒。其利用分散液滴在气-液界面的扰动，增强了气-液界面湍动，表面更新加快，从而传质速度提高，属于物理强化过程。乳化液膜的液膜中含有对二氧化碳溶解度更大的离子液体，增加了吸收剂主体二氧化碳向液膜的传递，促进了气体在乳化液膜中的传质，乳化液膜的内水相为氢氧化钙溶液，氢氧化钙与传递到内水相界面的二氧化碳反应生成碳酸钙，以化学反应的形式打破了气-液溶解平衡，使更多二氧化碳从气相传递到吸收剂中，提高了气体的吸收量和吸收速度，属于化学方式强化促进过程。本专利技术的乳化液膜的内水相液滴的粒径范围在几百纳米到几微米的范围，乳化液膜的内水相是生产碳酸钙的限制空间，以此空间为软模板，制备的碳酸钙微粒为微纳米级别的超细碳酸钙微粒，实现了本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种耦合微细碳酸钙合成的含离子液体乳化液膜强化二氧化碳吸收方法，其特征在于：该方法是制备出平均粒径为35?43微米的含有离子液体的油包水包水乳化液膜分散体系，并将该体系作为吸收剂吸收二氧化碳并耦合生成微细碳酸钙颗粒，具体做法为：从气瓶释放出的二氧化碳气体经总阀，减压阀，通过稳压阀稳压后，进入设在恒温水浴内的缓冲罐，将缓冲罐中的气体经调节阀通入到同样在恒温水浴内的吸收器中，同时打开加料口加进含有离子液体的油包水乳化液膜分散体系，离子液体的油包水乳化液膜分散体系进料后整个系统处于密封状态，开启搅拌器，通过转速控制仪调节搅拌转数，控制在100?300转/分钟，观察记录U形管压差计的示数变化，当达到压力差稳定不变后吸收平衡，吸收过程结束，乳化液膜经过解吸和破乳后得到碳酸钙微细颗粒。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘红晶，李冬，姚辉，田贺，潘阳，
申请(专利权)人：沈阳工业大学，
类型：发明
国别省市：