一种双离子液体乳液高效快速吸收CO2的方法与流程

文档序号:37336403发布日期:2024-03-18 18:01阅读:11来源:国知局

本发明涉及气体分离净化领域,尤其涉及一种双离子液体相pickering乳液高效快速吸收co2的方法。所述的双离子液体相pickering乳液是以疏水气相二氧化硅为乳化剂、亲水和疏水离子液体分别为分散相和连续相,经高速剪切形成的一种离子液体包离子液体(ionic liquid/ionic liquid,il/il)型的pickering乳液。该乳液制备方法简单,具有极低挥发性,两相离子液体与co2协同作用可强化co2容量,制备过程中高速剪切形成的微小乳滴可有效提高co2吸收速率,为co2高效快速的吸收分离提供了新思路。


背景技术:

1、自从第一次工业革命以来,大量化石能源被使用以推动人类社会和经济的发展。这使得大气中的co2浓度不断增加,已引发不可忽略的生态环境问题如温室效应和全球气候变暖等。要解决碳减排这一国际公认难题,关键在于co2捕集新技术开发。目前工业co2捕集方法较多为有机胺吸收法,其具有吸收量高、成本低和工艺成熟等优点,但也存在碳捕集能耗大、溶剂损耗的问题。

2、离子液体作为一种新型溶剂,相比传统有机溶剂具有蒸气压低、不易挥发等特点,可以减少碳捕集过程中的再生能耗,是一种应用潜力较大的碳捕集溶剂。但用于碳捕集常规离子液体粘度大导致吸收时间长,严重限制了其作为co2吸收剂在工业上的应用。feng等(chemical engineering journal,2010,160,691)提到氨基酸离子液体[n2222][gly]吸收速率慢,在100min时co2吸收量仅为0.0132g/g。因为大多数本身粘度高的氨基酸离子液体(25℃,300~900mpa·s)在吸收co2后,粘度呈现指数型增长(25℃,17000~100000mpa·s),严重阻碍了co2吸收过程。近年来,pickering乳液作为一种新型溶剂受到了广泛关注,在催化反应(cn107287181b)、药物可控释放(cn109481399b)、头发护理(cn112646198b)等领域发挥着重要作用,但目前尚未直接应用于气体分离领域。此外,现有pickering乳液中离子液体仅单独作为水相或油相,即油包离子液体型或水包离子液体型pickering乳液,因此通常含有甲苯、二甲苯、二氯甲烷、环己烷、正辛烷等(cn107287181b、cn106946652a、cn113292984a)挥发性有机相,若直接用于co2分离将带来溶剂挥发损耗的问题。本发明提出了一种以高粘度亲水离子液体为分散相,疏水离子液体为连续相,疏水纳米颗粒为乳化剂,经过高速剪切形成的一种il/il型pickering乳液。双离子液体相pickering乳液具有极低挥发性,两相离子液体与co2协同作用可强化co2容量,同时乳液合成过程中可将高粘离子液体分散成微小乳滴,极大缩短吸收平衡时间,有效提高co2吸收速率,为co2高效快速的吸收分离提供了新思路。


技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种双离子液体相pickering乳液高效快速吸收co2的方法,其特征在于所涉及的双离子液体相pickering乳液是以疏水气相二氧化硅为乳化剂、亲水和疏水离子液体分别为分散相和连续相,经高速剪切形成的一种il/il型pickering乳液。其中亲水离子液体为包含-oh、-cooh、-nh2、-nh、-c=o和-conh2亲水性官能团的离子液体,一种或多种亲水离子液体的混合物形成分散相,体积分数为10~95vol%;疏水离子液体为包含c10~c20的烃基、环烃基、含有双键的烃基、含有芳基或酯基的烃基、聚氧丙烯基、长链全氟烷基和聚硅氧烷基的疏水基团的离子液体,一种或多种疏水离子液体的混合物形成连续相,体积分数为5~90vol%;乳化剂为疏水气相二氧化硅、疏水聚脲和疏水氧化石墨烯,乳化剂占连续相的质量分数为0.05~10wt%。

2、本发明还提供了所述双离子液体相pickering乳液的合成方法,具体是:将乳化剂颗粒超声分散到分散相离子液体中,再加入连续相离子液体,通过高速剪切即可得到双离子液体相pickering乳液。

3、本发明中所述的双离子液体相pickering乳液用于co2吸收的温度:10~100℃,吸收压力:0.001~0.5mpa;双离子液体相pickering乳液可通过加热或减压方式进行乳液再生,再生条件:50~200℃,0.01kpa~0.1mpa,再生后可循环使用。

4、本发明所述的方法,适用于燃煤/燃气烟气、油田伴生气、生物气、密闭空间等不同场景的co2捕集分离。

5、与现有的单离子液体相pickering乳液相比,本发明开创性提出了一种合成离子液体包离子液体的双离子液体相pickering乳液的新方法。该乳液制备方法简单,具有极低挥发性,两相离子液体与co2协同作用可强化co2容量,制备过程通过高速剪切形成的微小乳滴可有效提高co2吸收速率,为co2高效快速的吸收分离提供了新思路。



技术特征:

1.一种双离子液体相pickering乳液高效快速吸收co2的方法,其特征在于所涉及的双离子液体相pickering乳液是以疏水气相二氧化硅为乳化剂、亲水和疏水离子液体分别为分散相和连续相,经高速剪切形成的一种离子液体包离子液体型pickering乳液;两相离子液体与co2协同作用可强化co2容量,同时制备过程中高速剪切形成的微小乳滴可强化传质,有效提高co2吸收速率。

2.权利要求1所述的双离子液体相pickering乳液中亲水离子液体为包含-oh、-cooh、-nh2、-nh、-c=o和-conh2亲水性官能团的离子液体,一种或多种亲水离子液体的混合物形成分散相,体积分数为10~95vol%;疏水离子液体为包含c10~c20的烃基、环烃基、含有双键的烃基、含有芳基或酯基的烃基、聚氧丙烯基、长链全氟烷基和聚硅氧烷基的疏水基团的离子液体,一种或多种疏水离子液体的混合物形成连续相,体积分数为5~90vol%;乳化剂为疏水气相二氧化硅、疏水聚脲和疏水氧化石墨烯,乳化剂占连续相的质量分数为0.05~10wt%。

3.根据权利要求1所述的方法,所涉及的双离子液体相pickering乳液co2吸收温度:10~100℃,吸收压力:0.001~0.5mpa。

4.根据权利要求1所述的方法,所涉及的双离子液体相pickering乳液可再生循环利用,再生条件:50~200℃,0.01kpa~0.1mpa。

5.根据权利要求1所述的方法,适用于燃煤/燃气烟气、油田伴生气、生物气、密闭空间等不同场景的co2捕集分离。


技术总结
本发明涉及一种双离子液体相Pickering乳液高效快速吸收CO2的方法,属于气体分离净化领域。所述的双离子液体相Pickering乳液是以高粘度亲水离子液体为分散相,疏水离子液体为连续相,疏水气相二氧化硅为乳化剂,经高速剪切形成的一种离子液体包离子液体型Pickering乳液。不仅原料丰富易得,合成过程简单,而且可将高粘度离子液体分散成微小乳滴,极大缩短吸收平衡时间,解决了离子液体体系粘度大而严重影响传质的难题;同时使不相溶的两类离子液体协同吸收CO2,提高CO2吸收量,为CO2高效快速分离提供了新思路。

技术研发人员:曾少娟,郑爽,张香平,董海峰,白璐,孙雪琦
受保护的技术使用者:先进能源科学与技术广东省实验室
技术研发日:
技术公布日:2024/3/17
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