一种吸收SO₂气体的离子液体的制备及应用的制作方法

专利名称：一种吸收SO₂气体的离子液体的制备及应用的制作方法
技术领域：
本发明属于化工领域，具体涉及一种吸收SO2气体的离子液体的制备及其在吸收SO2气体中的应用。
背景技术：
大气污染是人类面临的主要环境问题之一，其中以SO2污染对环境影响最大。SO2多存在于工业废气中，它的排放不仅会造成环境污染，还会形成酸雨，给人类带来经济损失，甚至影响到人类健康。目前，工业废气脱硫的方法主要分为干法和湿法。其中干法是采用流化床脱硫，采用该工艺脱硫效率相对湿法较低，不适用于含硫率高的工业废气脱硫，而且对运行控制要求较高。利用离子液体作为一种新型的SO2吸收剂，具有化学性质稳定、溶解性强、无臭无味、无污染、不易燃、易分离、易回收、可循环使用等优点，被认为是继水和超临界二氧化碳后的又一大类绿色溶剂，所以用离子液体作为吸收SO2气体的吸收剂具有十分广阔的应用前景。但现在研究的很多离子液体对SO2气体的吸收率较低，且具有合成的成本高，生产过程长等缺点。

发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种吸收SO2气体的离子液体的制备及其在吸收SO2气体中的应用。该离子液体具有吸收SO2气体效率高、成本低、无二次污染、可循环利用、降低环境污染等特点，适合工业化生产，具有很好的经济效益和社会效益。一种吸收SO2气体的离子液体的制备及应用，具体步骤如下。a.将氯化铝、氯化锌、氯化锂、硫酸铝、硫酸锌、硫酸锂、硝酸铝、硝酸锌或硝酸锂的一种与尿素、丙酰胺、丁酰胺、己内酰胺、N，N-二甲基甲酰胺或N，N-二甲基乙酰胺的一种或二种按摩尔比1: f 10或1:0. 5 3: r7均匀混合，在7(Tl50°C下反应f 10小时，然后将所得溶液在4(T60°C真空干燥I飞小时，得到室温下呈液态的离子液体。b.将该离子液体放置于吸收器中，在温度为2(noo°c条件下，将SO2气体通入该离子液体中，离子液体吸收SO2气体的压强为常压或负压。离子液体吸收的SO2气体为纯SO2气体，或者为含有SO2的混合气体或烟道气体。c.本发明的离子液体既可以作为单一液体形式或者与其他离子液体或溶剂混合来吸收SO2气体，又可以负载在其他载体上吸收SO2气体，本发明所述的SO2气体为任意浓度的SO2气体。
具体实施例方式下面结合具体实施例对本发明做进一步说明。实施例1
称取0. 5mol己内酰胺和0. 2mol硫酸锌，将己内酰胺加入反应器中，打开搅拌器进行搅拌，加入硫酸锌，在90°C下反应2h，然后将所得液体于真空干燥箱中50°C干燥lh，得到无色透明的离子液体。将所得的己内酰胺-硫酸锌离子液体放置于吸收器中，吸收器中放置搅拌器，25°C恒温lOmL/min的速度向吸收器中通入SO2气体，吸收尾气出口通入20%氢氧化钠溶液中，吸收SO2尾气，每隔0. 5h称量吸收器的重量，直至恒重，平衡后，SO2在离子液体中的摩尔分率为0. 75。SO2摩尔分率是指SO2的摩尔数在SO2和离子液体全部组分摩尔数所占的比例。实施例2
称取0. 7mol丙酰胺和0. 3mol硝酸锌，将丙酰胺加入反应器中，打开搅拌器进行搅拌，加入硝酸锌，在95°C下反应2h，然后将所得液体于真空干燥箱中60°C干燥2h，得到无色透明的尚子液体。将所得的丙酰胺-硝酸锌离子液体放置于吸收器中，吸收器中放置搅拌器，25°C恒温10mL/min的速度向吸收器中通入SO2气体，吸收尾气出口通入20%氢氧化钠溶液中，吸收SO2尾气，每隔0. 5h称量吸收器的重量，直至恒重，平衡后，SO2在离子液体中的摩尔分率为0. 65。实施例3
称取0. 3mol己内酰胺和0.1mol氯化锂，将己内酰胺加入反应器中，打开搅拌器进行搅拌，加入氯化锂，在75°C下反应2h，然后将所得液体于真空干燥箱中50°C干燥4h，得到无色透明的离子液体。将所得的己内酰胺-氯化锂离子液体放置于吸收器中，吸收器中放置搅拌器，25°C恒温lOmL/min的速度向吸收器中通入SO2气体，吸收尾气出口通入20%氢氧化钠溶液中，吸收SO2尾气，每隔0. 5h称量吸收器的重量，直至恒重，平衡后，SO2在离子液体中的摩尔分率为0. 82。实施例4
称取0. 5mol丙酰胺和0.1mol硝酸锂，将丙酰胺加入反应器中，打开搅拌器进行搅拌，加入硝酸锂，在85°C下反应lh，然后将所得液体于真空干燥箱中60°C干燥2h，得到无色透明的离子液体。将所得的丙酰胺-硝酸锂离子液体放置于吸收器中，吸收器中放置搅拌器，25°C恒温10mL/min的速度向吸收器中通入SO2气体，吸收尾气出口通入20%氢氧化钠溶液中，吸收SO2尾气，每隔0. 5h称量吸收器的重量，直至恒重，平衡后，SO2在离子液体中的摩尔分率为0. 72。实施例5
称取0. 6mol己内酰胺和0.1mol氯化铝，将己内酰胺加入反应器中，打开搅拌器进行搅拌，加入氯化铝，在80°C下反应4h，然后将所得液体于真空干燥箱中40°C干燥5h，得到无色透明的离子液体。将所得的己内酰胺-氯化铝离子液体放置于吸收器中，吸收器中放置搅拌器，25°C恒温lOmL/min的速度向吸收器中通入SO2气体，吸收尾气出口通入20%氢氧化钠溶液中，吸收SO2尾气，每隔0. 5h称量吸收器的重量，直至恒重，平衡后，SO2在离子液体中的摩尔分率为0. 57。
实施例6
称取0.2mol N，N-二甲基甲酰胺、0.1mol尿素和0.1mol氯化锌，将N，N-二甲基甲酰胺和尿素加入反应器中，打开搅拌器进行搅拌，加入氯化锌，在90°C下反应lh，然后将所得液体于真空干燥箱中60°C干燥4h，得到无色透明的离子液体。将所得的N，N- 二甲基甲酰胺-尿素-氯化锌离子液体放置于吸收器中，吸收器中放置搅拌器，25°C恒温lOmL/min的速度向吸收器中通入SO2气体，吸收尾气出口通入20%氢氧化钠溶液中，吸收SO2尾气，每隔0. 5h称量吸收器的重量，直至恒重，平衡后，SO2在离子液体中的摩尔分率为0. 52。上述描述仅作为本发明可实施的技术方案提出，凡依据本发明的技术方案实质内容对以上实施例所做的任何简单修改、等同变换与替换等，均属于本发明的保护范围。
权利要求
1.一种吸收SO2气体的离子液体的制备及应用，其特征在于:该离子液体由将氯化铝、氯化锌、氯化锂、硫酸铝、硫酸锌、硫酸锂、硝酸铝、硝酸锌或硝酸锂的一种与尿素、丙酰胺、丁酰胺、己内酰胺、N，N-二甲基甲酰胺或二甲基乙酰胺的一种或两种为原料制备而成。
2.根据权利要求1，其特征在于:将氯化铝、氯化锌、氯化锂、硫酸铝、硫酸锌、硫酸锂、硝酸铝、硝酸锌或硝酸锂的一种与尿素、丙酰胺、丁酰胺、己内酰胺、N，N-二甲基甲酰胺或N，N-二甲基乙酰胺的一种或两种，摩尔比分别为1:广10 ；1:0.5 3:广7。
3.根据权利要求1所述的离子液体的制备，其特征在于:反应温度为7(T150°C，反应时间1 10小时，然后真空干燥，真空度为一 600.325kPa 一 100.0OOkPa，干燥温度为4(T80°C，干燥时间为I 5小时。
4.根据权利要求1所述的离子液体，其特征在于:25°C时为液态。
5.根据权利要求1所述的离子液体的应用，其特征在于:离子液体吸收SO2气体为纯SO2气体，或者为含有SO2的混合气体或烟道气体。
6.根据权利要求1所述的离子液体的应用，其特征在于:离子液体吸收SO2气体温度为2(Tl00°C，吸收压力为一600.325kPa 101.325kPa。
7.根据权利要求1所述的离子液体的应用，其特征在于:S02气体为任意浓度的SO2气体。
8.根据权利要求1所述的离子液体，其特征在于:该离子液体可以作为单一液体形式使用，又可以两种以上离子液体以任意比例混合来吸收SO2气体。
9.根据权利要求1 所述的离子液体，其特征在于:该离子液体可以负载在其他固体载体上吸收SO2气体。
全文摘要
本发明提供一种吸收SO2气体的离子液体的制备方法及其在吸收SO2气体中的应用。该离子液体的制备将氯化铝、氯化锌、氯化锂、硫酸铝、硫酸锌、硫酸锂、硝酸铝、硝酸锌或硝酸锂的一种与尿素、丙酰胺、丁酰胺、己内酰胺、N,N-二甲基甲酰胺或N,N-二甲基乙酰胺的一种或两种按摩尔比1:1~10或1:0.5~3:1~7均匀混合，在70~150℃下反应1~10小时，然后将所得溶液在40~60℃真空干燥1~5小时，得到离子液体。该离子液体主要用于对SO2气体的快速高效吸收。采用本发明提供的离子液体作为SO2气体吸收剂，对吸收SO2气体所需的设备要求简单、操作条件温和、吸收效率高、成本低、可循环利用、无废液废水排放等问题，适合工业化生产，符合当今社会绿色化学发展要求，具有很好的经济效益和社会效益。
文档编号B01D53/14GK103071367SQ20131003348
公开日2013年5月1日 申请日期2013年1月29日 优先权日2013年1月29日
发明者王娟, 贾鹏飞, 张星辰, 张梓航, 苌美燕, 张芳, 司海燕 申请人:石家庄学院