离子液体在气体治理领域的研究进展

1 引言
随着工业化规模的不断扩大，燃料燃烧、工业废气和汽车尾气排放的污染物的种类和数量显著递增，大气环境质量日趋恶化，大气污染已被列为全球性十大环境问题之首，为了更有效地控制和治理大气污染问题，很多国家都制定了大气污染物排放标准，也研制出许多成效显著的大气污染治理技术，其中“绿色化学”就是一种大气环境治理技术，其核心是从源头上减少或消除污染物的存在，其中离子液体是“绿色化学”的重要组成之一。

离子液体是指在常温范围内由离子合成的液体物质，具有无蒸汽压及高的热稳定性等特点，可以在较低的温度下完成解吸并循环使用，同时针对目标气体，可以合成吸收容量高、选择性强的功能化离子液体。

对于大气污染而言，大气污染物中要治理的污染气体排序是SO2，O3，NO x及CO x等气体，所以利用离子液体的特点可以合成有针对性的工业吸收剂进行大气治理的研究。

目前国内外的相关文献中，利用离子液体进行环境治理的研究主要集中在制备不同的功能离子液体进行吸收CO2，CH4，N2，O2，H2，CO等气体，并研究了相对应离子液体的吸收容量，黏度，密度，熔点及pH值等方面的表征及测定。

离子液体在气体吸收方面的研究主要集中在用离子液体吸收SO2及CO2方面，本文针对离子液体在气体治理方面的研究及应用进展进行综述。

2 离子液体吸收二氧化硫的研究
离子液体作为绿色化学的一部分，成为科学研究的重点，二氧化硫作为大气污染的主要物质，是环保部门重点监测的排放物，用离子液体吸收二氧化硫成为大气污染物治理的新课题。

崔国凯等[1]综述了近年来离子液体，包括有机酸盐离子液体、含酚基阴离子或唑基阴离子的离子液体、含醚基或氨基的离子液体和多功能离子液体捕集SO2的研究进展，该领域的发展所面临的主要问题是离子液体成本较高，同时无法满足烟气脱硫工艺要求，再有目前还没有开发出可以吸收多种气体的离子液体。

陈玲等[2]综述近年来各类离子液体吸收SO2的性能和机理，重点阐明了离子液体中阴阳离子的种类、官能化及酸碱性对其吸收SO2的影响，并指出了目前离子液体脱硫研究中存在的问题，如制备成本较高，解吸能耗增大，高温吸收难及吸收单一等问题。

2.1 有机溶剂 DMSO混合溶剂吸收SO2的研究
有机溶剂吸收二氧化硫是气体处理的一个方向，李华等[3]研究了有机溶剂吸收烟气中的SO2，设计的实验装置由SO2，CO2，O2和N2混合模拟烟气组成。

该研究从气液比、气速、温度，进口气体组成及再生性能等方面对有机溶剂 DMSO混合溶剂吸收烟气中SO2进行研究。

研究表明气液比、气速、温度和气体组成等对脱硫效果有一定的影响，液体流量一定的情况下，改变气液比对烟气中二氧化硫的吸收效果影响不大，但对二氧化碳的影响较大，适宜吸收二氧化碳含量高的气体；低温有利于二氧化硫的吸收，因此，对于二氧化硫含量高的烟气适宜在低温下操作；CO2浓度有较大变化时，对脱硫效果影响不是太大，说明该吸收剂在CO2浓度很高时，对二氧化硫有很强的吸收效率，说明该吸收剂对二氧化硫及二氧化碳均能吸收；离子再生方面的研究表明，常温下吸收液中SO2的解吸效率都在97%以上，而二氧化碳的解析效率没有报道。

2.2 功能化离子液体吸收SO2的研究
功能离子液体是针对目标气体进行吸收的离子液体。

孟晓彩[4]用氨基酸、四甲基胍盐等氨基功能化离子液体为基础，通过引入具有物理吸收特性的醚基、活泼氢等基团，构建不同的氨基功能化离子液体，检验其 SO2的吸收和解吸性能。

此外，采用量子化学计算离子液体微观结构，推测各个离子液体与 SO2之间的相互作用关系，并提供离子液体脱硫的理论依据，为工业化提供理论依据。

该研究用醚基取代修饰咪唑丙氨酸盐合成离子液体，研究表明咪唑丙氨酸盐离子液体黏度较大，导致脱硫效果不佳，稀释后脱硫效果也好，
离子液体在气体治理领域的研究进展
任俊英
内蒙古机电职业技术学院 内蒙古 呼和浩特 010070
摘要：随着国家对环境保护问题的重视，一些新的环境保护理念应运而生，比如“绿色化学”。

离子液体是“绿色化学”的一种，近年来在气体治理领域有一定研究。

本文综述了离子液体研究现状，并提出今后发展方向。

关键词：离子液体 气体治理 二氧化硫
Progress in smoke gas treatment by ionic liquids 
Ren Junying
Inner Mongolia Electrotechnical Vocational and Technical College，Hohhot 010070 Abstract：With the country’s attention to environmental protection ，some new environmental protection concepts have been applied，sunch as “ green chemistry”.ionic liquids is one of green chemistry and ionic liquids has some research on smoke gas treatment .This paper reviews the research status of ionic liquids and puts forward the future development direction.
Keywords：ionic liquids；smoke gas treatment；SO
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项目名称：内蒙古自治区高等学校科学研究项目 NJZY18273
内蒙古机电职业技术学院科学研究项目 NJDZJZR1703（下转第111页）
图1 侯142-XXX井PNST测井解释成果图
3.2 王14-XX井PNST测井实例
王14-XX位于王窑中西部，1990年4月投产，射孔井段1189.2~1192.4m、厚度3.2m、孔隙度13.6%，1193.0~1197.0m、孔隙度13.8%，1200.4~1204.4m、孔隙度13.8%，1207.4~1211.8m、孔隙度13.1%。

初期日产液5.59m3、日产油4.71t、含水1.70%，动液面691m。

本井对应6口注水井，注采对应，注水正常。

2000年起含水迅速上升。

目前日产液3.77m3、日产油0.19t、含水94.0%。

本井测井采用50m/h测井速度，单帧时间谱计数16万以上。

在后期数据处理中采用虚拟探测器技术。

资料显示（如图2）：1201.8m处OAI曲线指示15号层上部有明显出水显示，与其他测井曲线相吻合，为主要出水层，与井口处观察到存在大量溢流情况相符。

14号层下部（1197.0-1198.2m）、15号层上部（1198.8-1201.5m）剩余油较多，可作为主要挖潜层
位。

图2 王14-XX井PNST测井解释成果图
4 结束语
（1）利用降低测速，提高中子产额及虚拟探测器技术，PNST脉冲中子全谱测井仪在长庆油田低孔隙度（5%~15%）地层中能够有效提高测井精度。

（2）在长庆油田低孔隙度PNST脉冲中子全谱测井中，双源距碳氧比测井、地层元素测井、中子寿命、能谱水流测井等多条测井曲线结合分析，能够分辨油水层，确定剩余油饱和度。

参考文献 
[1]郑华．PNST脉冲中子全谱测井仪在大庆油田的应用[J].测井技术，2013，37（5）：541-546．
该离子液体不适合做脱硫；四甲基胍二羧酸盐离子液体对SO2的吸收容量均很高，该离子液体适合做脱硫吸收剂，但该类离子液体脱硫存在物理吸收和化学吸收2种方式，从而导致该离子液体热稳定性较差，因此吸收二氧化硫后不仅不能完全解吸，而且解吸时伴随着离子液体的分解，导致此类离子液体无法重复吸收 SO2。

2.3 乳酸盐类离子液体吸收SO2的研究
乳酸盐类离子液体也是气体治理研究的一个方向。

程广文等[5]研究用乳酸和乙醇胺为原料合成乙醇胺乳酸盐离子液体，用该离子液体吸收模拟烟气中二氧化硫。

该研究用制备的离子液体对二氧化硫进行吸收效率的研究，分别从离子液体质量分数、吸收温度、烟气流速等方面进行研究，研究发现乙醇胺乳酸盐离子液体对二氧化硫有很强的吸收能力。

控制离子液体质量分数、吸收温度、烟气流速在合适的范围，均可以使脱硫效果达到95%以上。

该研究还用Ca（OH）2、Ba（OH）2、CaCO3三种物质进行解析，研究表明该物质均可以使吸收液再生。

3 离子液体吸收CO2研究
王冠楠等[6]研究采用基季胺氨基酸离子液体吸收纯度为99.5%CO2，该研究设计合成了对称性四乙基季胺氨基酸离子液体，并对该离子液体的合成、表征及吸收性能进行研究。

测试了氨基酸离子液体的理化性质如黏度、密度、热性质吸收容量及吸收速率，为工业化生产提供理论数据。

同时发现四烷基季按氨基酸离子液体对CO2具有较高的吸收容量和较大的吸收速率，但合成四乙基季胺氨基酸离子液体的成本较高。

4 结束语
离子液体成为大气治理的新趋势，目前，针对离子液体的物理、化学及吸收机理，已经积累相应的数据，但与传统的湿法脱硫相比较还存在成本高，吸收单一、无法工业化生产的问题。

今后离子液体在环境治理方向应该向工业化发展，同时向着综合治理发展，在离子液体循环利用及无污染方向发展。

参考文献
[1]崔国凯， 赵宁.离子液体捕集二氧化硫气体的研究进展[J].科学通报，2016（61） ：3115-3126 
[2]陈玲.离子液体中阴阳离子的特性对其吸收二氧化硫的影响[J].材料导报 ，2018，32（9）
[3]李华，陈万，张世华.有机溶剂吸收法脱除烟气中二氧化硫的研究[J].煤炭转化，2005，28（4）：40-42
[4]孟晓彩.氨基功能化离子液体设计合成及其二氧化硫吸收性能的研究[D].天津：天津大学，2017.
[5]程广文，王晓乾，姚明宇，等.离子液体脱硫及再生性能实验[J].热力发电厂，2016，45（12）：14-18.
作者简介
任俊英（1977.11-），女，副教授，硕士，主要从事纳米材料制备及烟气脱硫环保研究。

（上接第105页）。