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
【专利摘要】本发明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】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
【技术领域】
[0001]本发明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。
【背景技术】
[0002]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。
[0003]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。
[0004]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。
【发明内容】
[0005]发明目的:本发明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，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。
[0006]技术方案:
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。
[0007]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。
[0008]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。
[0009]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。
[0010]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%。
[0011]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。
[0012]优点效果:
本发明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，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。
[0013]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。本发明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。
[0014]本发明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。
[0015]本发明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。
[0016]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。
[0017]本发明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，实现了对二氧化碳气体的同步捕集和固载，超细碳酸钙微粒的生成提高了该吸收过程中的产品附加值。
[0018]本发明涉及的含有离子液体的乳化液膜强化二氧化碳捕集和同步固载的新方法的研究、推广和应用将具有显著的社会、环境和经济意义。
[0019]【专利附图】
【附图说明】:
图1强化吸收二氧化碳的工艺流程图。
[0020]图2含有离子液体的油包水包水乳化液膜制备过程简图 图3含有离子液体的油包水乳液显微镜照片和粒径分布
图3-1是含有离子液体的油包水乳液显微镜照片 图3-2是该乳液的粒径分布图；
图4含有离子液体的油包水包水乳化液膜体系显微镜照片和该乳液的粒径分布图 图4-1是含有离子液体的油包水包水乳化液膜显微镜照片；
图4-2是该乳化液膜的的粒径分布图；
图5含有离子液体乳化液膜分散体系强化吸收二氧化碳的吸收量和吸收速率图；
图5-1是含有离子液体乳化液膜分散体系强化吸收二氧化碳的吸收量的图；
图5-2为吸收速率图；
图6含有离子液体的乳化液膜内水相耦合生成的碳酸钙颗粒的扫描电镜照片；
图6 -1和图6-2是含有离子液体的乳化液体系强化吸收二氧化碳耦合生成的碳酸钙颗粒在不同放大倍数下的电镜照片；图6 -1图内附有纳米粒度仪测定出的碳酸钙微细颗粒的粒径分布图。
[0021]【具体实施方式】:
下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明:
如图2所示，本发明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，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。
[0022]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。
[0023]连续相为水相，分散相是油包水油滴，即油滴中还被分散着水滴，离子液体和煤油混合作为油相，制备的含有离子液体的水包油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，吸收器的搅拌转速在100-300转/分之间。
[0024]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%的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，即制备出制备平均粒径为35?43微米的含有离子液体的油包水乳化液膜分散体系。
[0025]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%。
[0026]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。
[0027]如图1所示，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装置，装置包括气瓶1、缓冲罐2、恒温水浴3、吸收器4和压差计6 ;气瓶I通过管路连接至缓冲罐2，缓冲罐2通过管路连接至吸收器4，缓冲罐2和吸收器4均设置在恒温水浴3内，压差计6连接至吸收器4内。
[0028]该装置还包括真空泵5，真空泵5连接至吸收器4内。在气瓶I与缓冲罐2之间的管路上设置有总阀、减压阀和稳压阀。
[0029]下面对本发明进行详细的描述:
本发明采用一个新的强化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)乳化液膜分散体系，强化二氧化碳在气-液间的传质速率，同时以该乳化液膜形成的内水相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，同时副产高附加值产品。
[0030]本发明的过程是通过附图1所示的实验工艺流程实现的，吸收完成后，乳化液膜体系进行破乳，释放出碳酸钙微细颗粒。
[0031]结合附图1说明含有离子液体的乳化液膜体系强化物理吸收二氧化碳过程的技术方案。在开始吸收气体前，采用真空泵对吸收器抽真空30分钟，关闭真空阀。有二氧化碳的气体通过稳压阀稳压后，进入缓冲罐，而后经过流量计进入吸收器，达到一定压力后关闭气体进口阀。打开放液阀，乳化液膜体系进入吸收器发生吸收，由压差计显示吸收器内压力的变化，计算出吸收二氧化碳的量及吸收速率。吸收完成后进行吸收剂再生和乳液的破乳。吸收压力0.1兆帕，吸收温度小于30摄氏度，吸收器的搅拌转速在150-300转/分之间。
[0032]所述的吸收法的吸收剂为乳化液膜的外水相，即连续相水，所述的离子液体为油溶性的对二氧化碳具有大溶解度的咪唑类离子液体，如1-甲基-3甲基咪唑六氟磷酸盐、1-丁基-3甲基咪唑六氟磷酸盐、1-辛基-3甲基咪唑六氟磷酸盐。
[0033]二氧化碳强化方式是利用含有分散水滴的乳液油滴扰动气液界面，强化气体吸收，同时，利用油滴中离子液体对二氧化碳的溶解度大的特点，充当油膜中的载体，把吸收到连续相水吸收剂中的二氧化碳转移到乳化液膜的内水相中，和内水相中的氢氧化钙反应生成碳酸钙。这样以化学反应进一步促进气-液界面的传质过程。实现物理和化学双促进的强化吸收过程。
[0034]所述的微细碳酸钙制备是指，转移到内水相中的二氧化碳和内水相中的氢氧化钙反应，由于内水相的水相液滴的粒径在几百纳米到几个微米，所以在这样的限制空间内，以此为软模板生成微纳米级的碳酸钙微细颗粒。
[0035]所述的吸收剂的解吸是指，采用对该体系进行升温解吸，温度由离子液体的适宜解吸温度而定，解吸再生温度为70摄氏度。
[0036]所述的油包水包水乳化液膜的破乳是指，乳化液膜分散体系经解吸后离心分离，乳水分离后，对乳相进行醇洗，实现破乳，微细碳酸钙颗粒被释放出来。
[0037]结合附图:
图1强化吸收二氧化碳的工艺流程图
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，物料加进吸收器之前，应先对恒温水浴预热到指定，然后通过真空泵将其抽成真空，将缓冲罐中的气体经调节阀通入到吸收器中，同时打开加料口加进料，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，观察记录U形管压差计的示数变化，当压差示数不再改变后吸收平衡，结束吸收过程。
[0038]图2含有离子液体的油包水包水乳化液膜制备过程简图
采用两步法制备含有离子液体的油包水包水乳化液膜。前面和后面都有详细描述，这里不再赘述。
[0039]图3含有离子液体的油包水乳液显微镜照片和粒径分布
图3-1是含有离子液体的油包水乳液显微镜照片，该乳液的制备条件:0.1%的表面活性剂的煤油中加入体积百分数为10%的离子液体，采用高速剪切制乳，在搅拌转速为8000转/分钟下搅拌，搅拌的同时逐渐加入饱和氢氧化钙溶液，搅拌10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(油水比)为2:1。图3-2是该乳液的粒径分布图。
[0040]图4含有离子液体的油包水包水乳化液膜体系显微镜照片和该乳液的粒径分布图； 图4-1是含有离子液体的油包水包水乳化液膜显微镜照片，其制备条件是在含有
0.15%表面活性剂的去离子水中，在搅拌的条件下，转速为200转/分钟，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的体积比(乳水比)为1: 5，乳液滴完后再搅拌5分钟，即制备出含有离子液体的油包水包水乳化液膜分散体系。图4-2是该乳化液膜的的粒径分布图。
[0041]图5含有离子液体乳化液膜分散体系强化吸收二氧化碳的吸收量和吸收速率图； 图5-1是含有离子液体乳化液膜分散体系强化吸收二氧化碳的吸收量的图。该图的横
坐标是吸收时间，单位是分钟。纵坐标是吸附量，单位是摩尔。图中有四条线，一条是纯水的二氧化碳吸收量(H2O),第二条是内水相不含有氢氧化钙溶液的、油相中也不含有离子液体的乳化液膜体系吸收二氧化碳的吸收量(MEl )，第三条是内水相含有氢氧化钙溶液的、油相中却不含有离子液体的乳化液膜体系吸收二氧化碳的吸收量(ME2)，第四条内水相含有氢氧化钙溶液的、油相中含有离子液体的乳化液膜体系吸收二氧化碳的吸收量(ME3)。由图可以看出，乳化液膜体系二氧化碳的吸收量比纯水增加了，而且内水相含有氢氧化钙溶液的体系二氧化碳的吸收量更多，四条线中含有离子液体的乳化液膜体系吸收二氧化碳的量最多。故可以判断含有离子液体乳化液膜体系，内水相的化学反应打破了气-液两相间的溶解平衡，二氧化碳的吸收量增加。图5-2为吸收速率图。由图可见含有离子液体的乳化液膜体系吸收二氧化碳的速率最多，前10分钟去离子水对二氧化碳的平均吸收速率可达到8.95X10_6mOl/S，含有离子液体的乳化液膜系统对二氧化碳的平均吸收速率可达到13.87X 10_6mol/s，吸收速率增加了 54.9%。实现了增加吸收量和提高吸收速率的目的。
[0042]图6含有离子液体的乳化液膜内水相耦合生成的碳酸钙颗粒的扫描电镜照片；
图6 -1和图6-2是含有离子液体的乳化液体系强化吸收二氧化碳耦合生成的碳酸钙颗粒在不同放大倍数下的电镜照片。图6 -1内附有纳米粒度仪测定出的碳酸钙微细颗粒的粒径分布图。
[0043]实施例1
采用两步法制备含有离子液体的油包水包水乳化液膜。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10%的1-甲基-3甲基咪唑六氟磷酸盐离子液体，采用高速剪切制乳，在搅拌转速为18000转/分钟下同时逐渐加入饱和氢氧化钙溶液，搅拌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(油水比)为2:1。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(乳水比)为1:5，乳液滴完后再搅拌5分钟，即制备出制备平均粒径为35微米的含有离子液体的油包水包水乳化液膜分散体系。采用此体系在附图1所示的流程中作为吸收剂吸收二氧化碳并耦合生成微细碳酸钙颗粒。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，物料加进吸收器之前，应先对恒温水浴预热到25°C，然后通过真空泵将其抽成真空，将缓冲罐中的气体经调节阀通入到吸收器中，同时打开加料口加进油包水包水乳化液膜分散体系，离子液体的油包水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，观察记录U形管压差计的示数变化，当压差示数不再改变后吸收平衡，吸收过程结束。该条件下的二氧化碳吸收速率是纯水二氧化碳吸收速率的1.32倍，实现了强化吸收，乳化液膜经过解吸和破乳后得到平均粒径为830纳米的碳酸钙微细颗粒。
[0044]实施例2
采用两步法制备含有离子液体的油包水包水乳化液膜。首先制备含有离子液体的油包水乳液，在含有0.1%的表面活性剂的煤油中加入体积分率为5%的1- 丁基-3甲基咪唑六氟磷酸盐离子液体，采用高速剪切制乳，在搅拌转速为10000转/分钟下同时逐渐加入饱和氢氧化钙溶液，搅拌10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(油水比)为2:1。第二步制备油包水包水乳化液膜，在含有0.15%质量百分比表面活性剂的去离子水水中，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(乳水比)为3: 8，乳液滴完后再搅拌5分钟，即制备出制备平均粒径为43微米的含有离子液体的油包水包水乳化液膜分散体系。采用此体系在附图1所示的流程中作为吸收剂吸收二氧化碳并耦合生成微细碳酸钙颗粒。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，物料加进吸收器之前，应先对恒温水浴预热到30°C，然后通过真空泵将其抽成真空，将缓冲罐中的气体经调节阀通入到吸收器中，同时打开加料口加进油包水包水乳化液膜分散体系，离子液体的油包水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，观察记录U形管压差计的示数变化，当压差示数不再改变后吸收平衡，吸收过程结束。该条件下的二氧化碳吸收速率是纯水二氧化碳吸收速率的1.33倍，实现了强化吸收，乳化液膜经过解吸和破乳后得到平均粒径为2219纳米的碳酸钙微细颗粒。
[0045]实施例3
采用两步法制备含有离子液体的油包水包水乳化液膜。首先制备含有离子液体的油包水乳液，在含有0.1%的表面活性剂的煤油中加入体积分率为10%的1-辛基-3甲基咪唑六氟磷酸盐离子液体，采用高速剪切制乳，在搅拌转速为15000转/分钟下同时逐渐加入饱和氢氧化钙溶液，搅拌10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(油水比)为2:1。第二步制备油包水包水乳化液膜，在含有0.15%质量百分比表面活性剂的去离子水水中，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(乳水比)为1: 4，乳液滴完后再搅拌5分钟，即制备出制备平均粒径为35微米的含有离子液体的油包水包水乳化液膜分散体系。采用此体系在附图1所示的流程中作为吸收剂吸收二氧化碳并耦合生成微细碳酸钙颗粒。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，物料加进吸收器之前，应先对恒温水浴预热到20°C，然后通过真空泵将其抽成真空，将缓冲罐中的气体经调节阀通入到吸收器中，同时打开加料口加进油包水包水乳化液膜分散体系，离子液体的油包水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，观察记录U形管压差计的示数变化，当压差示数不再改变后吸收平衡，吸收过程结束。该条件下的二氧化碳吸收速率是纯水二氧化碳吸收速率的1.42倍，实现了强化吸收，乳化液膜经过解吸和破乳后得到平均粒径为1426纳米的碳酸钙微细颗粒。
[0046]实施例4 采用两步法制备含有离子液体的油包水包水乳化液膜。首先制备含有离子液体的油包水乳液，在含有0.1%的表面活性剂的煤油中加入体积分率为5%为的1- 丁基-3甲基咪唑六氟磷酸盐离子液体，采用高速剪切制乳，在搅拌转速为8000转/分钟下同时逐渐加入饱和氢氧化钙溶液，搅拌10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(油水比)为2:1。第二步制备油包水包水乳化液膜，在含有0.15%质量百分比表面活性剂的去离子水水中，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(乳水比)为1: 5，乳液滴完后再搅拌5分钟，即制备出制备平均粒径为35微米的含有离子液体的油包水包水乳化液膜分散体系。采用此体系在附图1所示的流程中作为吸收剂吸收二氧化碳并耦合生成微细碳酸钙颗粒。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，物料加进吸收器之前，应先对恒温水浴预热到20°C，然后通过真空泵将其抽成真空，将缓冲罐中的气体经调节阀通入到吸收器中，同时打开加料口加进油包水包水乳化液膜分散体系,离子液体的油包水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，观察记录U形管压差计的示数变化，当压差示数不再改变后吸收平衡，吸收过程结束。该条件下的二氧化碳吸收速率是纯水二氧化碳吸收速率的1.51倍，实现了强化吸收，乳化液膜经过解吸和破乳后得到平均粒径为1043纳米的碳酸钙微细颗粒。
[0047]实施例5
采用两步法制备含有离子液体的油包水包水乳化液膜。首先制备含有离子液体的油包水乳液，在含有0.1%的表面活性剂的煤油中加入体积比为体积分率为10%的1- 丁基-3甲基咪唑六氟磷酸盐离子液体，采用高速剪切制乳，在搅拌转速为5000转/分钟下同时逐渐加入饱和氢氧化钙溶液，搅拌10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(油水比)为3:1。第二步制备油包水包水乳化液膜,在含有
0.15%质量百分比表面活性剂的去离子水水中，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(乳水比)为1.5:5，乳液滴完后再搅拌5分钟，即制备出制备平均粒径为35微米的含有离子液体的油包水包水乳化液膜分散体系。采用此体系在附图1所示的流程中作为吸收剂吸收二氧化碳并耦合生成微细碳酸钙颗粒。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，物料加进吸收器之前，应先对恒温水浴预热到25°C，然后通过真空泵将其抽成真空，将缓冲罐中的气体经调节阀通入到吸收器中，同时打开加料口加进油包水包水乳化液膜分散体系，离子液体的油包水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，观察记录U形管压差计的示数变化，当压差示数不再改变后吸收平衡，吸收过程结束。该条件下的二氧化碳吸收速率是纯水二氧化碳吸收速率的1.36倍，实现了强化吸收，乳化液膜经过解吸和破乳后得到平均粒径为1342纳米的碳酸钙微细颗粒。
[0048]实施例6
采用两步法制备含有离子液体的油包水包水乳化液膜。首先制备含有离子液体的油包水乳液，在含有0.1%的表面活性剂的煤油中加入体积分率为10%的1-辛基-3甲基咪唑六氟磷酸盐离子液体，采用高速剪切制乳，在搅拌转速为18000转/分钟下同时逐渐加入饱和氢氧化钙溶液，搅拌10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(油水比)为2:1。第二步制备油包水包水乳化液膜，在含有0.15%质量百分比表面活性剂的去离子水水中，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(乳水比)为1: 5，乳液滴完后再搅拌5分钟，即制备出制备平均粒径为35微米的含有离子液体的油包水包水乳化液膜分散体系。采用此体系在附图1所示的流程中作为吸收剂吸收二氧化碳，并耦合生成微细碳酸钙颗粒。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，物料加进吸收器之前，应先对恒温水浴预热到25°C，然后通过真空泵将其抽成真空，将缓冲罐中的气体经调节阀通入到吸收器中，同时打开加料口加进油包水包水乳化液膜分散体系,离子液体的油包水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，观察记录U形管压差计的示数变化，当达压差示数不再改变后吸收平衡，吸收过程结束。该条件下的二氧化碳吸收速率是纯水二氧化碳吸收速率的1.46倍，实现了强化吸收，乳化液膜经过解吸和破乳后得到平均粒径为1426纳米的碳酸钙微细颗粒。
【权利要求】
1.一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。
2.根据权利要求1所述的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: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。
3.根据权利要求1所述的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: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。
4.根据权利要求1所述的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: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。
5.根据权利要求2所述的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: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%。
6.根据权利要求1所述的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: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。
【文档编号】B01D53/78GK103551024SQ201310578461
【公开日】2014年2月5日 申请日期:2013年11月15日 优先权日:2013年11月15日
【发明者】刘红晶, 李冬, 姚辉, 田贺, 潘阳 申请人:沈阳工业大学