一种用于吸收温室气体co2的低共熔离子液体及其制备方法和应用的制作方法
【专利摘要】一种用于吸收温室气体CO2的低共熔离子液体，包括氢键基体化合物与氯化胆碱，氢键基体化合物与氯化胆碱之间的摩尔比（2-4:1）。低共熔离子液体的制备工艺，将氢键基体化合物与氯化胆碱按摩尔比（2-4:1）混合，于50℃-70℃水浴温度下混溶，然后将温度升高至90℃-95℃干燥0.5h-3h，最后将液体转移至旋转蒸发器中在65℃～75℃下旋转蒸发1.5h-3h，得到低共熔离子液体。以及提出一种低共熔离子液体的应用，将其应用到吸收温室气体CO2。本发明简化工艺、降低成本、吸收率较高。
【专利说明】一种用于吸收温室气体CO2的低共熔离子液体及其制备方法和应用
【技术领域】
[0001]本发明涉及温室气体CO2溶剂吸收【技术领域】，尤其是一种用于吸收温室气体C02的低共熔离子液体及其制备方法和应用。
【背景技术】
[0002]大气中温室气体浓度迅速增加，是导致气候变暖，是当今最为显著的环境问题之一。CO2在大气中含量髙，寿命长，对温室效应的贡献最大，且主要由人为因素造成，应当作为温室气体削减的重点。在21世纪，化石燃料将继续主导热力和电力生产，其CO2排放量仍将占全球总排放量的1/3以上。电厂烟道气是CO2长期稳定集中的排放源，捕集回收其中的CO2不仅是最直接有效的减排手段，还可以将分离出的CO2用作化工生产中的宝贵碳源。电厂烟道气气体流量非常大、CO2分压较低、出口温度较高(500MW粉煤电厂烟道气流量65000kmol/h，温度50°C，压力101.3kPa，C02占15%)，CO2捕集分离成本高，对化工分离技术提出了严峻的挑战。
[0003]溶剂吸收法分离效果好，可得到较纯的CO2，且技术可靠、易于实施，是近阶段最切合实际的捕集方法。目前，用于脱碳的物理溶剂吸收能力低，化学溶剂加热解吸能耗大，均不理想；而且，减排CO2是为了保护地球家园，绝不能在捕集过程中引发新的环境问题，有机溶剂对设备的腐蚀及其挥发造成的二次污染等问题需要关注。因此，迫切需要开发新型、绿色、高效的吸收剂。室温离子液体(Room Temperature 1nic Liquid, RTIL)具有非挥发性、高稳定性、结构可设计性等诸多优点，CO2在离子液体中的溶解度普遍高于氮气、氧气、乙烷等其他气体。作为新兴的绿色吸收剂，离子液体吸收CO2取得了一定进展，已展现出捕集CO2的应用潜力。但仍存在以下问题:(1)离子液体的制备工艺复杂且成本较高；(2)离子液体的粘度较大，不利于CO2的吸收。
[0004]将固体有机分子和特定的离子型化合物按照一定比例混合，可得到室温下呈液体状态的低共熔混合物，即低共熔离子液体。低共熔离子液体中既含有离子成分，也含有一定数量的有机分子，同样具备蒸气压低、导电性高、化学性质稳定、零饱和蒸气压和室温呈液态等离子液体的优点，而且制备原料成本低廉、易生物降解、无环境副作用。Li等报道了尿素氯化胆碱低共熔离子液体，并进行了吸收CO2的研究。Leron等研究了丙三醇氯化胆碱和乙二醇氯化胆碱低共熔离子液体对CO2的吸收性能。Franciscoa等研究了 CO2在乳酸氯化胆碱低共熔离子液体中的溶解度。现有的胆碱类低共熔离子液体吸收CO2的方法工艺复杂且成本较高、吸收率较低，且低共熔离子液体的合成原料均为常见的化合物，为降低成本、提高吸收率、便于物性研究，需要拓展低共熔离子液体合成原料的来源。
【发明内容】
[0005]为了克服已有胆碱类低共熔离子液体吸收温室气体CO2的方法的工艺复杂且成本较高、吸收率较低的不足，本发明提供一种简化工艺、降低成本、吸收率较高的新型胆碱类低共熔离子液体吸收温室气体CO2的方法。
[0006]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:
[0007]—种用于吸收温室气体CO2的低共熔离子液体，包括氢键基体化合物与氯化胆碱，氢键基体化合物与氯化胆碱之间的摩尔比(2-4:1)。
[0008]一种低共熔离子液体的制备工艺，将氢键基体化合物与氯化胆碱按摩尔比(2-4:1)混合，于50°C -70°C水浴温度下混溶，然后将温度升高至90°C _95°C干燥0.5h_3h，最后将液体转移至旋转蒸发器中在65°C?75°C下旋转蒸发1.5h-3h，得到低共熔离子液体。
[0009]一种低共熔离子液体的应用，将其应用到吸收温室气体CO2,吸收温室气体CO2的方法包括如下步骤:
[0010]a.将氢键基体化合物与氯化胆碱按摩尔比(2-4:1)混合，于50°C _70°C水浴温度下混溶，然后将温度升高至90°C -95°C干燥0.5h-3h，最后将液体转移至旋转蒸发器中在65°C?75°C下旋转蒸发1.5h-3h，得到低共熔离子液体。
[0011 ] b.采用恒定容积法测定CO2溶解度，称取一定质量的低共熔离子液体于平衡室中，在20°C -50°c温度范围内和100kPa-600kPa CO2分压范围下将CO2气体或含CO2的气体混合物通入平衡室进行吸收，直至平衡室中气体压力不再降低为吸收终点，通过气体状态方程计算得到此条件下CO2在此低共熔离子液体中的溶解度；吸收结束后，放空平衡室中的残留气体并将温度升至70°C -90°C解吸，以重复利用；经测定，循环操作5-10次后，CO2在此低共熔离子液体中的溶解度下降不超过3%。
[0012]c.吸收操作和解吸操作在填料吸收塔、板式吸收塔或鼓泡反应器中进行。
[0013]进一步，所述氢键基体化合物为以下一种:(1)苯酚、(2)1，4-丁二醇、(3)2，3_ 丁二醇、(4) I, 2-丙二醇、(5) 二甘醇、(6)三甘醇。
[0014]优选的第一种方案是:所述苯酚与氯化胆碱的摩尔比选为2:1、3:1、4:1，吸收温度选择20°C、30°C、40°C、50°C，CO2气体分压100kPa_600kPa，吸收至压力不再降低为止，解吸温度为70°C -90°C。
[0015]经测定，CO2气体在苯酚与氯化胆碱摩尔比为2:1时溶解度最大，该体系在20 0C >30 0C >40 0C >50 V 的亨利常数分别为 2.59MPa.kg.mol'3.15MPa.kg.mol'3.73MPa.kg.moF1 >4.96MPa.kg.mol'
[0016]优选的第二种方案:所述1，4-丁二醇与氯化胆碱的摩尔比选为3:1、4:1，吸收温度选择20°C、30°C、40°C、50°C，CO2气体分压100kPa_600kPa，吸收至压力不再降低为止，解吸温度为70°C -90°C。
[0017]经测定CO2气体在1，4-丁二醇与氯化胆碱摩尔比为3:1、温度为20°C时溶解度最大，该体系在20 °C、30 °C、40 0C >50 V的亨利常数分别为3.16MPa.kg.mol—1、3.55MPa.kg.moF1 >4.32MPa.kg.mol'5.16MPa.kg.mol'
[0018]优选的第三种方案:所述2，3-丁二醇与氯化胆碱的摩尔比选为3:1、4:1，吸收温度选择20°C、30°C、40°C、50°C，CO2气体分压100kPa_600kPa，吸收至压力不再降低为止，解吸温度为70°C -90°C。
[0019]经测定，CO2气体在2，3- 丁二醇与氯化胆碱摩尔比为4:1、温度为20°C时溶解度最大，该体系在20 °C、30 °C、40 0C >50 V的亨利常数分别为2.70MPa.kg.mol—1、3.05MPa.kg.mol'3.5IMPa.kg.mol'3.95MPa.kg.mol'
[0020]优选的第四种方案:1，2-丙二醇与氯化胆碱的摩尔比选为3:1、4:1，吸收温度选择20°C、30°C、40°C、50°C，CO2气体分压100kPa_600kPa，吸收至压力不再降低为止，解吸温度为 70°C -90°C。
[0021]经测定，CO2气体在1，2-丙二醇与氯化胆碱摩尔比为4:1、温度为20°C时溶解度最大，该体系在20 °C、30 °C、40 0C >50 V的亨利常数分别为2.74MPa.kg.mol—1、
3.6IMPa.kg.moF1 >4.52MPa.kg.mol'5.34MPa.kg.mol'
[0022]优选的第五种方案:所述二甘醇与氯化胆碱的摩尔比选为3:1、4:1，吸收温度选择201:、301:、401:、501:，0)2气体分压100kPa_600kPa，吸收至压力不再降低为止，解吸温度为 70°C -90°C。
[0023]经测定，CO2气体在二甘醇与氯化胆碱摩尔比为4:1、温度为20°C时溶解度最大，该体系在 20°C、30°C、40°C、5(rC 的亨利常数分别为 2.80MPa.kg.mol'3.5IMPa.kg.mol'
3.94MPa.kg.moF1 >4.96MPa.kg.ηιο1。
[0024]优选的第六种方案，所述三甘醇与氯化胆碱的摩尔比选为3:1、4:1，吸收温度选择20°C、30°C、40°C、50°C，CO2气体分压100kPa_600kPa，吸收至压力不再降低为止，解吸温度为 70°C -90°C。
[0025]经测定，CO2气体在三甘醇与氯化胆碱摩尔比为4: 1、温度为20°C时溶解度最大，该体系在 20°C、30°C、40°C、5(rC 的亨利常数分别为 2.69MPa.kg.mol'3.03MPa.kg.mol'
3.72MPa.kg.mol'4.64MPa.kg.mol'
[0026]可用于捕集回收电厂烟道气中的烟道气，也可用于合成氨工业和天然气脱碳等领域。
[0027]本发明的有益效果主要表现在:本发明采用低共熔离子液体作为吸收剂，具有原料来源广、成本低、无污染、易解吸的优点，且具有离子液体的低蒸气压、热稳定性、化学可逆性等优点，由于离子液体成本高的缺点，作为CO2的吸收剂，低共熔离子液体是良好的离子液体替代品；简化工艺、降低成本、吸收率较高。【具体实施方式】
[0028]下面对本发明作进一步描述。
[0029]实施例1
[0030]称取一定质量氯化胆碱于烧瓶中，同时按照苯酚与氯化胆碱摩尔比2:1，称取相应质量的苯酚与其混合，并在烧瓶中加一个转子，然后将烧瓶与铁架台连接，铁架台上同时固定填料管，填料管的下方管口塞入烧瓶瓶口紧密密封，烧瓶置于水浴锅内，水浴锅用恒温磁力搅拌器加热，设置温度为50°C，并调节转速，使转子能匀速搅拌。0.5h后，将水浴温度升高至90°C。0.5h后，取下烧瓶，并将其连接到旋转蒸发器上，调节温度为65°C，并使烧瓶匀速转动，1.5h后关闭旋转蒸发器，得到低共熔离子液体。
[0031]利用恒定容积法测定CO2在低共熔离子液体中的溶解度，称取一定质量的低共熔离子液体于平衡室中，并将平衡室抽真空，调节平衡室的水浴温度，控制平衡室温度为200C -50°C,向气体室中加入一定压力(CO2气体分压大于600kPa)的气体，待气体室温度和压力稳定后，记下气体室温度和压力值；向平衡室中加入一定压力(100kPa-600kPa)的气体，至平衡室中压力不再降低，即为吸收终点。CO2的溶解度用亨利常数来表示，由于平衡压力低且体系不易挥发，体系的逸度可近似等于平衡压力，亨利常数可通过压力与摩尔分数的比值确定。每次测定结束后，将水浴温度升高至70°C，并加热1.5h，抽真空，使CO2解吸以供下次实验使用。经测定，该体系在20°C、30°C、40°C、50°C的亨利常数分别为2.59MPa.kg.moF\3.15MPa.kg.ηιοl-1^.73MPa.kg.moF\4.96MPa.kg.moF1,可见该体系在20°C的亨利常数最小，溶解度最大。
[0032]实施例2
[0033]称取一定质量氯化胆碱于烧瓶中，同时按照苯酚与氯化胆碱摩尔比3:1，称量相应质量苯酚与其混合，并在烧瓶中加一个转子，然后将烧瓶与铁架台连接，铁架台上同时固定填料管，填料管的下方管口塞入烧瓶瓶口紧密密封，烧瓶置于水浴锅内，水浴锅用恒温磁力搅拌器加热，设置温度为60°C，并调节转速，使转子能匀速搅拌。Ih后，将温度升高至92°C。2h后，取下烧瓶，并将其连接到旋转蒸发器上，调节温度为70°C，并使烧瓶匀速转动，2.5h后关闭旋转蒸发器，得到低共熔离子液体。
[0034]利用恒定容积法测定CO2在低共熔离子液体中的溶解度，称取一定质量的低共熔离子液体于平衡室中，并将平衡室抽真空，调节平衡室的水浴温度，控制平衡室温度为200C -50°C,向气体室中加入一定压力(CO2气体分压大于600kPa)的气体，待气体室温度和压力稳定后，记下气体室温度和压力值；向平衡室中加入一定压力(100kPa-600kPa)的气体，至平衡室中压力不再降低，即为吸收终点。CO2的溶解度用亨利常数来表示，由于平衡压力低且体系不易挥发，体系的逸度可近似等于平衡压力，亨利常数可通过压力与摩尔分数的比值确定。每次测定结束后，将水浴温度升高至70°C，并加热1.5h，抽真空，使CO2解吸以供下次实验使用。经测定，该体系在20°C、30°C、40°C、50°C的亨利常数分别为2.5IMPa.kg.moF\3.1OMPa.kg.ηιοl-1^.44MPa.kg.moF\4.1OMPa.kg.moF1,可见该体系在20°C的亨利常数最小，溶解度最大。 [0035]实施例3
[0036]称取一定质量氯化胆碱于烧瓶中，同时按照苯酚与氯化胆碱摩尔比4:1，称量相应质量苯酚与其混合，并在烧瓶中加一个转子，然后将烧瓶与铁架台连接，铁架台上同时固定填料管，填料管的下方管口塞入烧瓶瓶口紧密密封，烧瓶置于水浴锅内，水浴锅用恒温磁力搅拌器加热，设置温度为70°C，并调节转速，使转子能匀速搅拌。0.5h后，将温度升高至950C。3h后，取下烧瓶，并将其连接到旋转蒸发器上，调节温度为75°C，并使烧瓶匀速转动，3h后关闭旋转蒸发器，得到低共熔离子液体。
[0037]利用恒定容积法测定CO2在低共熔离子液体中的溶解度，称取一定质量的离子液体于平衡室中，并将平衡室抽真空，调节平衡室的水浴温度，控制平衡室温度为200C -50°C,向气体室中加入一定压力(CO2气体分压大于600kPa)的气体，待气体室温度和压力稳定后，记下气体室温度和压力值；向平衡室中加入一定压力(100kPa-600kPa)的气体，至平衡室中压力不再降低，即为吸收终点。CO2的溶解度用亨利常数来表示，由于平衡压力低且体系不易挥发，体系的逸度可近似等于平衡压力，亨利常数可通过压力与摩尔分数的比值确定。每次测定结束后，将水浴温度升高至70°C，并加热1.5h，抽真空，使CO2解吸以供下次实验使用。经测定，该体系在20°C、30°C、40°C、50°C的亨利常数分别为2.48MPa.kg.moF\3.16MPa.kg.ηιοl-1^.36MPa.kg.moF\4.09MPa.kg.moF1,可见该体系在20°C的亨利常数最小，溶解度最大。
[0038]实施例4[0039]称取一定质量氯化胆碱于烧瓶中，同时按照1，2-丙二醇与氯化胆碱摩尔比3:1，称量相应质量1，2-丙二醇与其混合，并在烧瓶中加一个转子，然后将烧瓶与铁架台连接，铁架台上同时固定填料管，填料管的下方管口塞入烧瓶瓶口紧密密封，烧瓶置于水浴锅内，水浴锅用恒温磁力搅拌器加热，设置温度为50°C，并调节转速，使转子能匀速搅拌。0.5h后，将温度升高至90°C。Ih后，取下烧瓶，并将其连接到旋转蒸发器上，调节温度为70°C，并使烧瓶匀速转动，1.5h后关闭旋转蒸发器，得到低共熔离子液体。
[0040]利用恒定容积法测定CO2在低共熔离子液体中的溶解度，称取一定质量的离子液体于平衡室中，并将平衡室抽真空，调节平衡室的水浴温度，控制平衡室温度为200C -50°C,向气体室中加入一定压力(CO2气体分压大于600kPa)的气体，待气体室温度和压力稳定后，记下气体室温度和压力值；向平衡室中加入一定压力(100kPa-600kPa)的气体，至平衡室中压力不再降低，即为吸收终点。CO2的溶解度用亨利常数来表示，由于平衡压力低且体系不易挥发，体系的逸度可近似等于平衡压力，亨利常数可通过压力与摩尔分数的比值确定。每次测定结束后，将水浴温度升高至70°C，并加热1.5h，抽真空，使CO2解吸以供下次实验使用。经测定，该体系在20°C、30°C、40°C、50°C的亨利常数分别为2.85MPa.kg.moF\3.40MPa.kg.moF1>4.18MPa.kg.moF\5.12MPa.kg.moF1,可见该体系在20°C的亨利常数最小，溶解度最大。
[0041]实施例5
[0042]称取一定质量氯化胆碱于烧瓶中，同时按照1，2-丙二醇与氯化胆碱摩尔比4:1，称量相应质量1，2-丙二醇与其混合，并在烧瓶中加一个转子，然后将烧瓶与铁架台连接，铁架台上同时固定填料管，填料管的下方管口塞入烧瓶瓶口紧密密封，烧瓶置于水浴锅内，水浴锅用恒温磁力搅拌器加热，设置温度为50°C，并调节转速，使转子能匀速搅拌。0.5h后，将温度升高至90°C。Ih后，取下烧瓶，并将其连接到旋转蒸发器上，调节温度为70°C，并使烧瓶匀速转动，1.5h后关闭旋转蒸发器，得到低共熔离子液体。
[0043]利用恒定容积法测定CO2在低共熔离子液体中的溶解度，称取一定质量的离子液体于平衡室中，并将平衡室抽真空，调节平衡室的水浴温度，控制平衡室温度为200C -50°C,向气体室中加入一定压力(CO2气体分压大于600kPa)的气体，待气体室温度和压力稳定后，记下气体室温度和压力值；向平衡室中加入一定压力(100kPa-600kPa)的气体，至平衡室中压力不再降低，即为吸收终点。CO2的溶解度用亨利常数来表示，由于平衡压力低且体系不易挥发，体系的逸度可近似等于平衡压力，亨利常数可通过压力与摩尔分数的比值确定。每次测定结束后，将水浴温度升高至70°C，并加热1.5h，抽真空，使CO2解吸以供下次实验使用。经测定，该体系在20°C、30°C、40°C、50°C的亨利常数分别为
2.74MPa.kg.moF\3.6IMPa.kg.moF1>4.52MPa.kg.moF\5.34MPa.kg.moF1,可见该体系在20°C的亨利常数最小，溶解度最大。
[0044]实施例6
[0045]称取一定质量氯化胆碱于烧瓶中，同时按照三甘醇与氯化胆碱摩尔比3:1，称量相应质量三甘醇与其混合，并在烧瓶中加一个转子，然后将烧瓶与铁架台连接，铁架台上同时固定填料管，填料管的下方管口塞入烧瓶瓶口紧密密封，烧瓶置于水浴锅内，水浴锅用恒温磁力搅拌器加热，设置温度为50°C，并调节转速，使转子能匀速搅拌。0.5h后，将温度升高至90°C。Ih后，取下烧瓶，并将其连接到旋转蒸发器上，调节温度为70°C，并使烧瓶匀速转动，1.5h后关闭旋转蒸发器，得到低共熔离子液体。
[0046]利用恒定容积法测定CO2在低共熔离子液体中的溶解度，称取一定质量的离子液体于平衡室中，并将平衡室抽真空，调节平衡室的水浴温度，控制平衡室温度为200C -50°C,向气体室中加入一定压力(CO2气体分压大于600kPa)的气体，待气体室温度和压力稳定后，记下气体室温度和压力值；向平衡室中加入一定压力(100kPa-600kPa)的气体，至平衡室中压力不再降低，即为吸收终点。CO2的溶解度用亨利常数来表示，由于平衡压力低且体系不易挥发，体系的逸度可近似等于平衡压力，亨利常数可通过压力与摩尔分数的比值确定。每次测定结束后，将水浴温度升高至70°C，并加热1.5h，抽真空，使CO2解吸以供下次实验使用。经测定，该体系在20°C、30°C、40°C、50°C的亨利常数分别为
2.7IMPa.kg.moF\3.25MPa.kg.mol-11^.93MPa.kg.moF\4.70MPa.kg.moF1,可见该体系在20°C的亨利常数最小，溶解度最大。
[0047]实施例7
[0048]称取一定质量氯化胆碱于烧瓶中，同时按照三甘醇与氯化胆碱摩尔比4:1，称量相应质量三甘醇与其混合，并在烧瓶中加一个转子，然后将烧瓶与铁架台连接，铁架台上同时固定填料管，填料管的下方管口塞入烧瓶瓶口紧密密封，烧瓶置于水浴锅内，水浴锅用恒温磁力搅拌器加热，设置温度为50°C，并调节转速，使转子能匀速搅拌。0.5h后，将温度升高至90°C。Ih后，取下烧瓶，并将其连接到旋转蒸发器上，调节温度为70°C，并使烧瓶匀速转动，1.5h后关闭旋转蒸发器，得到低共熔离子液体。
[0049]利用恒定容积法测定CO2在低共熔离子液体中的溶解度，称取一定质量的离子液体于平衡室中，并将平衡室抽真空，调节平衡室的水浴温度，控制平衡室温度为200C -50°C,向气体室中加入一定压力(CO2气体分压大于600kPa)的气体，待气体室温度和压力稳定后，记下气体室温度和压力值；向平衡室中加入一定压力(100kPa-600kPa)的气体，至平衡室中压力不再降低，即为吸收终点。CO2的溶解度用亨利常数来表示，由于平衡压力低且体系不易挥发，体系的逸度可近似等于平衡压力，亨利常数可通过压力与摩尔分数的比值确定。每次测定结束后，将水浴温度升高至70°C，并加热1.5h，抽真空，使CO2解吸以供下次实验使用。经测定，该体系在20°C、30°C、40°C、50°C的亨利常数分别为
2.69MPa.kg.moF\3.03MPa.kg.mol-1^.72MPa.kg.moF\4.64MPa.kg.moF1,可见该体系在20°C的亨利常数最小，溶解度最大。
[0050]实施例8
[0051]称取一定质量氯化胆碱于烧瓶中，同时按照二甘醇与氯化胆碱摩尔比3:1，称量相应质量二甘醇与其混合，并在烧瓶中加一个转子，然后将烧瓶与铁架台连接，铁架台上同时固定填料管，填料管的下方管口塞入烧瓶瓶口紧密密封，烧瓶置于水浴锅内，水浴锅用恒温磁力搅拌器加热，设置温度为50°C，并调节转速，使转子能匀速搅拌。0.5h后，将温度升高至90°C。Ih后，取下烧瓶，并将其连接到旋转蒸发器上，调节温度为70°C，并使烧瓶匀速转动，1.5h后关闭旋转蒸发器，得到低共熔离子液体。
[0052]利用恒定容积法测定CO2在低共熔离子液体中的溶解度，称取一定质量的离子液体于平衡室中，并将平衡室抽真空，调节平衡室的水浴温度，控制平衡室温度为20V -50V,向气体室中加入一定压力(CO2气体分压大于600kPa)的气体，待气体室温度和压力稳定后，记下气体室温度和压力值；向平衡室中加入一定压力(100kPa-600kPa)的气体，至平衡室中压力不再降低，即为吸收终点。CO2的溶解度用亨利常数来表示，由于平衡压力低且体系不易挥发，体系的逸度可近似等于平衡压力，亨利常数可通过压力与摩尔分数的比值确定。每次测定结束后，将水浴温度升高至70°c，并加热1.5h，抽真空，使CO2解吸以供下次实验使用。经测定，该体系在20°C、30°C、40°C、50°C的亨利常数分别为
3.12MPa.kg.moF\3.49MPa.kg.moF1>4.12MPa.kg.moF\5.18MPa.kg.moF1,可见该体系在20°C的亨利常数最小，溶解度最大。
[0053]实施例9
[0054]称取一定质量氯化胆碱于烧瓶中，同时按照二甘醇与氯化胆碱摩尔比4:1，称量相应质量二甘醇与其混合，并在烧瓶中加一个转子，然后将烧瓶与铁架台连接，铁架台上同时固定填料管，填料管的下方管口塞入烧瓶瓶口紧密密封，烧瓶置于水浴锅内，水浴锅用恒温磁力搅拌器加热，设置温度为50°C，并调节转速，使转子能匀速搅拌。0.5h后，将温度升高至90°C。Ih后，取下烧瓶，并将其连接到旋转蒸发器上，调节温度为70°C，并使烧瓶匀速转动，1.5h后关闭旋转蒸发器，得到低共熔离子液体。
[0055]利用恒定容积法测定CO2在低共熔离子液体中的溶解度，称取一定质量的离子液体于平衡室中，并将平衡室抽真空，调节平衡室的水浴温度，控制平衡室温度为200C -50°C,向气体室中加入一定压力(CO2气体分压大于600kPa)的气体，待气体室温度和压力稳定后，记下气体室温度和压力值；向平衡室中加入一定压力(100kPa-600kPa)的气体，至平衡室中压力不再降低，即为吸收终点。CO2的溶解度用亨利常数来表示，由于平衡压力低且体系不易挥发，体系的逸度可近似等于平衡压力，亨利常数可通过压力与摩尔分数的比值确定。每次测定结束后，将水浴温度升高至70°C，并加热1.5h，抽真空，使CO2解吸以供下次实验使用。经测定，该体系在20°C、30°C、40°C、50°C的亨利常数分别为
2.80MPa.kg.moF\3.5IMPa.kg.ηιο1^.94MPa.kg.moF\4.96MPa.kg.moF1,可见该体系在20°C的亨利常数最小， 溶解度最大。
[0056]实施例10
[0057]称取一定质量氯化胆碱于烧瓶中，同时按照1，4- 丁二醇与氯化胆碱摩尔比3:1，称量相应质量1，4- 丁二醇与其混合，并在烧瓶中加一个转子，然后将烧瓶与铁架台连接，铁架台上同时固定填料管，填料管的下方管口塞入烧瓶瓶口紧密密封，烧瓶置于水浴锅内，水浴锅用恒温磁力搅拌器加热，设置温度为50°C，并调节转速，使转子能匀速搅拌。0.5h后，将温度升高至90°C。Ih后，取下烧瓶，并将其连接到旋转蒸发器上，调节温度为70°C，并使烧瓶匀速转动，1.5h后关闭旋转蒸发器，得到低共熔离子液体。
[0058]利用恒定容积法测定CO2在低共熔离子液体中的溶解度，称取一定质量的离子液体于平衡室中，并将平衡室抽真空，调节平衡室的水浴温度，控制平衡室温度为200C -50°C,向气体室中加入一定压力(CO2气体分压大于600kPa)的气体，待气体室温度和压力稳定后，记下气体室温度和压力值；向平衡室中加入一定压力(100kPa-600kPa)的气体，至平衡室中压力不再降低，即为吸收终点。CO2的溶解度用亨利常数来表示，由于平衡压力低且体系不易挥发，体系的逸度可近似等于平衡压力，亨利常数可通过压力与摩尔分数的比值确定。每次测定结束后，将水浴温度升高至70°C，并加热1.5h，抽真空，使CO2解吸以供下次实验使用。经测定，该体系在20°C、30°C、40°C、50°C的亨利常数分别为
3.16MPa.kg.moF\3.55MPa.kg.moF1>4.32MPa.kg.moF\5.16MPa.kg.moF1,可见该体系在20°C的亨利常数最小，溶解度最大。
[0059]实施例11
[0060]称取一定质量氯化胆碱于烧瓶中，同时按照1，4- 丁二醇与氯化胆碱摩尔比4:1，称量相应质量1，4- 丁二醇与其混合，并在烧瓶中加一个转子，然后将烧瓶与铁架台连接，铁架台上同时固定填料管，填料管的下方管口塞入烧瓶瓶口紧密密封，烧瓶置于水浴锅内，水浴锅用恒温磁力搅拌器加热，设置温度为50°C，并调节转速，使转子能匀速搅拌。0.5h后，将温度升高至90°C。Ih后，取下烧瓶，并将其连接到旋转蒸发器上，调节温度为70°C，并使烧瓶匀速转动，1.5h后关闭旋转蒸发器，得到低共熔离子液体。
[0061]利用恒定容积法测定CO2在低共熔离子液体中的溶解度，称取一定质量的离子液体于平衡室中，并将平衡室抽真空，调节平衡室的水浴温度，控制平衡室温度为200C -50°C,向气体室中加入一定压力(CO2气体分压大于600kPa)的气体，待气体室温度和压力稳定后，记下气体室温度和压力值；向平衡室中加入一定压力(100kPa-600kPa)的气体，至平衡室中压力不再降低，即为吸收终点。CO2的溶解度用亨利常数来表示，由于平衡压力低且体系不易挥发，体系的逸度可近似等于平衡压力，亨利常数可通过压力与摩尔分数的比值确定。每次测定结束后，将水浴温度升高至70°C，并加热1.5h，抽真空，使CO2解吸以供下次实验使用。经测定，该体系在20°C、30°C、40°C、50°C的亨利常数分别为
3.33MPa.kg.moF\3.69MPa.kg.moF1>4.27MPa.kg.moF\5.19MPa.kg.moF1,可见该体系在20°C的亨利常数最小，溶解度最大。
[0062]实施例12
[0063]称取一定质量氯化胆碱于烧瓶中，同时按照2，3- 丁二醇与氯化胆碱摩尔比3:1，称量相应质量2，3- 丁二醇与其混合，并在烧瓶中加一个转子，然后将烧瓶与铁架台连接，铁架台上同时固定填料管，填料管的下方管口塞入烧瓶瓶口紧密密封，烧瓶置于水浴锅内，水浴锅用恒温磁力搅拌器加热，设置温度为50°C，并调节转速，使转子能匀速搅拌。0.5h后，将温度升高至90°C。Ih后，取下烧瓶，并将其连接到旋转蒸发器上，调节温度为70°C，并使烧瓶匀速转动，1.5h后关闭旋转蒸发器，得到低共熔离子液体。
[0064]利用恒定容积法测定CO2在低共熔离子液体中的溶解度，称取一定质量的离子液体于平衡室中，并将平衡室抽真空，调节平衡室的水浴温度，控制平衡室温度为200C -50°C,向气体室中加入一定压力(CO2气体分压大于600kPa)的气体，待气体室温度和压力稳定后，记下气体室温度和压力值；向平衡室中加入一定压力(100kPa-600kPa)的气体，至平衡室中压力不再降低，即为吸收终点。CO2的溶解度用亨利常数来表示，由于平衡压力低且体系不易挥发，体系的逸度可近似等于平衡压力，亨利常数可通过压力与摩尔分数的比值确定。每次测定结束后，将水浴温度升高至70°C，并加热1.5h，抽真空，使CO2解吸以供下次实验使用。经测定，该体系在20°C、30°C、40°C、50°C的亨利常数分别为
3.45MPa.kg.moF\3.77MPa.kg.moF1>4.2IMPa.kg.moF\4.60MPa.kg.moF1,可见该体系在20°C的亨利常数最小，溶解度最大。
[0065]实施例13
[0066]称取一定质量氯化胆碱于烧瓶中，同时按照2，3- 丁二醇与氯化胆碱摩尔比4:1，称量相应质量2，3- 丁二醇与其混合，并在烧瓶中加一个转子，然后将烧瓶与铁架台连接，铁架台上同时固定填料管，填料管的下方管口塞入烧瓶瓶口紧密密封，烧瓶置于水浴锅内，水浴锅用恒温磁力搅拌器加热，设置温度为50°C并调节转速，使转子能匀速搅拌。0.5h后，将温度升高至90°C。Ih后，取下烧瓶，并将其连接到旋转蒸发器上，调节温度为70°C，并使烧瓶匀速转动，1.5h后关闭旋转蒸发器，得到低共熔离子液体。
[0067]利用恒定容积法测定CO2在低共熔离子液体中的溶解度，称取一定质量的离子液体于平衡室中，并将平衡室抽真空，调节平衡室的水浴温度，控制平衡室温度为200C -50°C,向气体室中加入一定压力(CO2气体分压大于600kPa)的气体，待气体室温度和压力稳定后，记下气体室温度和压力；向平衡室中加入一定压力(100kPa-600kPa)的气体，至平衡室中压力不再降低，即为吸收终点。CO2的溶解度用亨利常数来表示，由于平衡压力低且体系不易挥发，体系的逸度可近似等于平衡压力，亨利常数可通过压力与摩尔分数的比值确定。每次测定结束后，将水浴温度升高至70°C，并加热1.5h，抽真空，使CO2解吸以供下次实验使用。经测定，该体系在20°C、30°C、40°C、50°C的亨利常数分别为2.70MPa.kg.moF\3.05MPa.kg.mol-1.5IMPa.kg.moF\3.95MPa.kg.moL-1,可见该体系在20°C的亨利常数最小，溶解度最大。
【权利要求】
1.一种用于吸收温室气体CO2的低共熔离子液体，其特征在于:包括氢键基体化合物与氯化胆碱，氢键基体化合物与氯化胆碱之间的摩尔比(2-4:1)。
2.一种如权利要求1所述的低共熔离子液体的制备工艺，其特征在于:将氢键基体化合物与氯化胆碱按摩尔比(2-4:1)混合，于50°C -70°C水浴温度下混溶，然后将温度升高至90°C -95°C干燥0.5h-3h,最后将液体转移至旋转蒸发器中在65°C?75°C下旋转蒸发1.5h-3h，得到低共熔离子液体。
3.一种低共熔离子液体的应用，其特征在于:将其应用到吸收温室气体CO2，吸收温室气体CO2的方法包括如下步骤: a.将氢键基体化合物与氯化胆碱按摩尔比(2-4:1)混合，于50°C_70°C水浴温度下混溶，然后将温度升高至90°C _95°C干燥0.5h-3h，最后将液体转移至旋转蒸发器中在65°C?75°C下旋转蒸发1.5h-3h，得到低共熔离子液体。 b.采用恒定容积法测定CO2溶解度，称取一定质量的低共熔离子液体于平衡室中，在200C _50°C温度范围内和100kPa-600kPa CO2分压范围下将CO2气体或含CO2的气体混合物通入平衡室进行吸收，直至平衡室中气体压力不再降低为吸收终点，通过气体状态方程计算得到此条件下CO2在此低共熔离子液体中的溶解度；吸收结束后，放空平衡室中的残留气体并将温度升至70°C -90°C解吸，以重复利用；经测定，循环操作5-10次后，CO2在此低共熔离子液体中的溶解度下降不超过3%。 c.吸收操作和解吸操作在填料吸收塔、板式吸收塔或鼓泡反应器中进行。
4.如权利要求3所述的低共熔离子液体吸收温室气体CO2的方法，其特征在于:所述氢键基体化合物为以下一种:(I)苯酚、(2) 1，4-丁二醇、(3) 2，3-丁二醇、(4) 1，2-丙二醇、(5)二甘醇、(6)三甘醇。
5.如权利要求4所述的低共熔离子液体吸收温室气体CO2的方法，其特征在于:所述苯酚与氯化胆碱的摩尔比选为2:1、3:1、4:1，吸收温度选择20 V、30°C、40 V、50°C，CO2气体分压100kPa-600kPa，吸收至压力不再降低为止，解吸温度为70°C _90°C。
6.如权利要求4所述的低共熔离子液体吸收温室气体CO2的方法，其特征在于:所述I,4- 丁二醇与氯化胆碱的摩尔比选为3:1、4:1，吸收温度选择20°C、30°C、4(rC、5(rC，CO2气体分压100kPa-600kPa，吸收至压力不再降低为止，解吸温度为70°C _90°C。
7.如权利要求4所述的低共熔离子液体吸收温室气体CO2的方法，其特征在于:所述2，3- 丁二醇与氯化胆碱的摩尔比选为3:1、4:1，吸收温度选择20°C、30°C、4(rC、5(rC，CO2气体分压100kPa-600kPa，吸收至压力不再降低为止，解吸温度为70°C _90°C。
8.如权利要求4所述的低共熔离子液体吸收温室气体CO2的方法，其特征在于:1，2_丙二醇与氯化胆碱的摩尔比选为3:1、4:1，吸收温度选择20 V、30°C、40 V、50°C，CO2气体分压100kPa-600kPa,吸收至压力不再降低为止，，解吸温度为70°C _90°C。
9.如权利要求4所述的低共熔离子液体吸收温室气体CO2的方法，其特征在于:所述二甘醇与氯化胆碱的摩尔比选为3:1、4:1，吸收温度选择20 V、30°C、40 V、50°C，CO2气体分压100kPa-600kPa,吸收至压力不再降低为止，，解吸温度为70°C _90°C。
10.如权利要求4所述的低共熔离子液体吸收温室气体CO2的方法，其特征在于:所述三甘醇与氯化胆碱的摩尔比选为3:1、4:1，吸收温度选择20 V、30°C、40 V、50°C，CO2气体分压100kPa-600kPa，吸收至压力不再降低为止，，解吸温度为70°C _90°C。
【文档编号】B01D53/14GK103752132SQ201310755601
【公开日】2014年4月30日 申请日期:2013年12月31日 优先权日:2013年12月31日
【发明者】艾宁, 李桂花, 陈燕飞, 邓东顺, 王家炜 申请人:浙江工业大学