专利名称：一种捕集二氧化碳的混合溶剂的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种捕集二氧化碳的混合溶剂，属于通过吸附作用分离气体技术领域。
背景技术：
近年来，随着煤炭、石油和天然气等化石燃料的广泛使用，使得二氧化碳的排放量逐年增加，加剧了温室效应，危害了生态环境，因此控制二氧化碳的排放和捕集二氧化碳引起了广泛的关注。同时，二氧化碳也是一种重要的碳资源，可以被转化为重要的化工原料和中间体。因此，研究二氧化碳的捕集、固定和转化具有十分重要的意义，并成为了全球共同关注的热点问题。溶剂(液)吸收法是目前最为广泛使用捕集二氧化碳的一种分离技术。吸收溶剂不 溶液，具有成本低廉、吸收快等优点。但是，此类吸收溶剂易挥发、腐蚀性强，吸收速率慢，同时，需要添加一定的活化剂以提高醇胺水溶液捕集二氧化碳的性能(201110093748. 7)。离子液体具有稳定性好、蒸汽压低和可设计性等优点，近年来被广泛用于捕集或溶解二氧化碳。现有研究表明，常规烷基咪唑离子液体在常压下捕集二氧化碳的能力较弱，以物理吸收为主导399，28，1999)。其后发展的氨基功能化的咪唑型离子液体在捕集二氧化碳的能力方面虽然有所提高，常压下每摩尔离子液体可吸收约O. 5mol的二氧化碳C7； Am. Chem. Soc., 124，926，2004)，但是其黏度会随着二氧化碳吸收量的增加而增大，并最终影响二氧化碳的吸收和脱附。最近，Wang等制备了一系列以烷基季膦为阳离子、取代酚为阴离子的新型离子液体，并实现了在常温和压下等摩尔捕集二氧化碳气WiChern. Eur. J., 18，2153，2012)。由于此类离子液体的原料和制备成本比较昂贵，且制备过程相对复杂，因此目前还不适宜在工业过程中进行大规模推广。因此，发展一种稳定性好、吸附容量大、价格低的二氧化碳吸收溶剂，具有重要的意义。
发明内容
本发明的第一目的是提供一种简单、稳定性好、吸附容量高的捕集二氧化碳的绿色混合溶剂。实现本发明第一目的采取的技术方案如下
一种捕集二氧化碳的混合溶剂，由有机碱和醇胺离子液体经复配混合而成，有机碱和醇胺离子液体的摩尔比为I :1-3 :1。所述的有机碱为I，8-二氮杂环[5，4，O] i^一碳-7-烯(DBU)、1，5-二氮杂双环[4，3,0]壬-5-烯(DBN)或 7-甲基-1，5，7-三氮杂二环[4,4,0]癸-5-烯(MTBD)。所述的醇胺离子液体是乙醇胺甲酸(HMEAF)、二乙醇胺甲酸(HDEAF)、乙醇胺醋酸(HMEAA)、二乙醇胺醋酸(HDEAA)、三乙醇胺醋酸(HTEAA)、乙醇胺乳酸(HMEAL)、二乙醇胺乳酸(HDEAL)和三乙醇胺乳酸(HTEAL)等的一种。
所述的有机碱和醇胺离子液体复配后，在常温下搅拌3飞小时，混合均匀，即得本发明所述的捕集二氧化碳的混合溶剂。本发明的第二目的是提供上述捕集二氧化碳的混合溶剂应用于捕集二氧化碳的方法。所述的混合溶剂可应用于纯二氧化碳，也可应用于空气、烟道气、废气等混合气体中的二氧化碳的捕集，通过吸附和脱附过程，在一定吸附和脱附的温度、压力下，对二氧化碳进行捕集。所述的吸附压力为O. 0Γ0. IMPa，吸附温度为2(T50°C。所述的脱附温度为8(Γ100 ，脱附压力为常压。其中，常温指20-25 °C，常压为标准大气压。本发明中，醇胺离子液体是由醇胺(乙醇胺、二乙醇胺或三乙醇胺)和相应的酸(甲酸、乙酸或乳酸)进行等摩尔中和反应得到的， 具体制备方式如下
将O. 2mol的乙醇胺溶于20mL乙醇中，在常温下，边搅拌边缓慢滴加含O. 2mol冰醋酸的乙醇溶液(乙醇的体积约为20mL)，滴加完毕，继续反应2 4小时，旋蒸除去乙醇，活性炭脱色，真空干燥得到乙醇胺醋酸离子液体(HMEAA)，本发明中涉及的其他醇胺离子液体的制备方法按此法。与传统的醇胺水溶液、常规烷基咪唑离子液体和醇胺离子液体相比，本发明捕集二氧化碳的混合溶剂具有以下有益效果
(1)将高沸点的有机碱和醇胺离子液体复配得到的混合溶剂作为吸收剂，避免了脱附过程中溶剂的挥发和损失；
(2)有机碱与醇胺离子液体的复配，一方面降低了醇胺离子液体的黏度，有利于脱附过程的进行；另一方面，混合溶液与单一的组分相比，增加了醇胺离子液体的二氧化碳的吸收容量，当1,8-二氮杂环[5，4，O] i^一碳-7-烯(DBU):三乙醇胺醋酸(HTEAA) =3 :1时，其吸收二氧化碳的容量可达I. 5摩尔/摩尔混合溶液。
具体实施例方式本发明通过以下实施例，进行具体的描述和说明。醇胺离子液体的配制醇胺离子液体是由醇胺(乙醇胺、二乙醇胺或三乙醇胺)和相应的酸(甲酸、乙酸或乳酸)进行等摩尔中和反应得到的，具体制备方式为将O. 2mol的乙醇胺溶于20mL乙醇中，在常温下，边搅拌边缓慢滴加含O. 2mol冰醋酸的乙醇溶液(乙醇的体积约为20mL)，滴加完毕，继续反应2 4小时，旋蒸除去乙醇，活性炭脱色，真空干燥得到乙醇胺醋酸离子液体(HMEAA)，本发明中涉及的其他醇胺离子液体的制备方法按此法。捕集二氧化碳的混合溶剂的配制将有机碱与醇胺离子液体按等摩尔比混合复配，密封条件下，常温下，搅拌3-6小时，制备得到捕集二氧化碳的混合溶剂。其中，有机碱与醇胺离子液体的摩尔比具体为有机碱(DBU、DBN或MTBD)与乙醇胺离子液体(HMEAF、HMEAA或HMEAL)的摩尔比为1:1，常温下搅拌时间3小时；有机碱(DBU、DBN或MTBD)与二乙醇胺离子液体(HDEAF、HDEAA或HDEAL)的摩尔比为2:1，常温下，搅拌时间5小时；有机碱(DBU、DBN或MTBD)与三乙醇胺离子液体(HTEAA或HTEAL)的摩尔比为3:1，常温下，搅拌时间6小时。
实施例1-12
在直径约为1cm、体积为约5mL的玻璃小瓶中，分别将如上述方式有机碱和醇胺离子液体按照不同的比例进行混合，磁力搅拌，控制吸附温度为30°C，然后缓慢通入二氧化碳气体，控制二氧化碳流量为50mL/min，吸附压力为O. IMPa，吸附至饱和后称重，捕集二氧化碳的结果如表I所示。表I不同组分比的混合溶剂捕集二氧化碳的效果
权利要求
1.一种捕集二氧化碳的混合溶剂，其特征在于由有机碱和醇胺离子液体经复配混合而成，有机碱和醇胺离子液体的摩尔比为I :1-3 :1。
2.根据权利要求I所述的一种捕集二氧化碳的混合溶剂，其特征在于所述的有机碱为1，8-二氮杂环[5，4，O] i^一碳-7-烯、1,5-二氮杂双环[4，3，0]壬-5-烯、7-甲基-1,5，7-三氮杂二环[4，4，O]癸-5-烯。
3.根据权利要求I所述的一种捕集二氧化碳的混合溶剂，其特征在于所述的醇胺离子液体是乙醇胺甲酸、二乙醇胺甲酸、乙醇胺醋酸、二乙醇胺醋酸、三乙醇胺醋酸、乙醇胺乳酸、二乙醇胺乳酸、三乙醇胺乳酸中的任意一种。
4.根据权利要求I所述的一种捕集二氧化碳的混合溶剂，其特征在于所述的有机碱和醇胺离子液体复配后，在常温下搅拌3飞小时。
5.根据权利要求1-4任一所述的捕集二氧化碳的混合溶剂的应用，其特征在于所述的混合溶剂可应用于纯二氧化碳，也可应用于空气、烟道气、废气，在一定吸附和脱附的温度、压力下，对二氧化碳进行捕集。
6.根据权利要求5所述的捕集二氧化碳的混合溶剂的应用，其特征在于所述的吸附压力为O. ΟΓΟ. IMPa，吸附温度为2(T50°C。
7.根据权利要求5所述的捕集二氧化碳的混合溶剂的应用，其特征在于所述的脱附温度为8(Tl00°C,常压下进行。
全文摘要
本发明涉及一种捕集二氧化碳的混合溶剂，属于通过吸附作用分离气体技术领域。一种捕集二氧化碳的混合溶剂，由有机碱和醇胺离子液体经复配混合而成，有机碱和醇胺离子液体的摩尔比为11-31。本发明将高沸点的有机碱与醇胺离子液体进行复配，增加了二氧化碳气体的吸收容量，同时减少了使用过程中溶剂的损耗，具有制备简单、吸收容量高和可循环使用的优点。
文档编号B01D53/14GK102794082SQ201210262268
公开日2012年11月28日 申请日期2012年7月27日 优先权日2012年7月27日
发明者许映杰 申请人:绍兴文理学院