离子液体脱硫性能研究

[C7O3Mim]+[H3CSO3]- > [C5O2Mim]+[H3CSO3]- > [C3O1Mim]+[H3CSO3]- > 1-丁基-3-甲基咪唑硫 酸氢盐
此实验结果证明增加醚基链长可以提高离子液体的脱硫能力 。
3.反复解吸后吸收效果
18 16 14 12
14 12
吸收SO2质量/g
吸收SO2质量/g
10 8 6 4 2 0 -2 -20
第一次 第二次 第三次 第四次 第五次 第六次
10 8 6 4 2 0
第一次 第二次 第三次 第四次 第五次
[C3O1Mim]+[H3CSO3] 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200
[C5O2Mim]+[H3CSO3]0 20 40 60 80 100Fra Baidu bibliotek120 140 160 180 200
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离子液体 脱硫性能研究
目 录
1
课题研究的背景 实验过程 实验结果与讨论
2 3
4
结论
一、课题研究的背景
现今社会大气 污染越来越被 人们所重视， 而其中尤以 SO2 污染对社 会影响最大。 解决SO2排放 污染问题对于 当今社会来说 尤为迫切。
干法脱硫
石灰石/石膏法等
传 统 脱 硫 方 法
半干法脱硫
第一次（mol） 第二次（mol） 第三次（mol）
1-丁基-3-甲基咪唑硫酸氢盐 [C3O1Mim]+[H3CSO3][C5O2Mim]+[H3CSO3][C7O3Mim]+[H3CSO3]-
1.58 2.613 3.09 3.388
1.46 2.7461 3.11 3.469
1.82 2.7567 3.14 3.478
二、实验部分
[C3O1Mim]+[H3CSO3] -
[C5O2Mim]+[H3CSO3]-
离子液体的合成 实 验 流 程
[C7O3Mim]+[H3CSO3]-
吸收SO2
解吸SO2
实验原料
醚基功能化离子液体（自行合成） 1# : [C3O1Mim]+[H3CSO3]2# : [C5O2Mim]+[H3CSO3]3# : [C7O3Mim]+[H3CSO3]二氧化硫 氮气
时间/min
14 12 10 8 6 4 2 0 -2 0 20 40 60 80 100
时间/min
25° 45°
随着温度升高，离子液体的脱硫 效果随之下降。室温条件下有利于 SO2的吸收。
吸收SO2质量/g
[C7O3Mim]+[H3CSO3]时间/min
2.不同离子液体结构对吸收效果的影响
离子液体对SO2的吸收效果
1.不同温度下离子液体的吸收效果
16
14
14
12
12
10
10
吸收SO2质量/g
吸收SO2质量/g
8 6 4 2 0 -2
8 6 4 2 0 -2 0 20 40 60 80 100 120 140
25° 45°
25° 45°
[C3O1Mim]+[H3CSO3] -
[C5O2Mim]+[H3CSO3]0 10 20 30 40 50 60
粘度/cp
温度/℃
1.18
300
200
100
离子液体的粘度与密度随温度的 升高而下降
0 20 30 40 50 60 70
温度/℃
吸收前后物性变化
25℃离子液体吸收前后密度变化
1#ILS 2#ILS 1.2128 1.1670 3#ILS 1.1949 0.9838
吸收前 吸收后
1.2349 1.3493
胍盐类
醇胺类
咪唑类
离子液体脱硫方法及特点
物理吸收特点：
化学吸收特点
：
吸收量小； 易解吸
吸收量大， 解吸困难
设计功能化离子液体脱硫 对SO2的吸收性能良好，阳离子官能团上 带有的醚基（-O-），是吸收SO2的活性位 点。 它是通过静电作用力对SO2进行吸收，过 程为物理吸收，易解吸。 对SO2的吸收量较大。 离子液体可反复利用。
25℃离子液体吸收前后粘度变化
1#ILS 2#ILS
479.2 19.6
3#ILS
491.1 22.1
吸收前 吸收后
466.3 17.5
25℃下，离子液体吸收SO2饱和后，密度变小，粘度变小 。
吸收前后颜色变化
脱硫前
脱硫后
•离子液体吸收饱和后，颜色由浅变深。
四、结论
实验证明： 1. 随着离子液体中咪唑阳离子1位N上醚基链长度的增 加，可以提高离子液体的脱硫能力。 2. 随着温度升高，离子液体的脱硫效果随之下降。室 温条件下有利于SO2的吸收。 3. 离子液体解吸后的吸收效果基本不变，硫容基本不 变，可反复利用5次以上。 4. 温度越高离子液体的粘度、密度越小。吸收饱和后, 离子液体的密度粘度下降，颜色由浅变深。
离子液体特点
离子液体脱硫
蒸气压低，不易挥发，避免了传统胺类吸收剂易 挥发、易损失的缺点； 工艺绿色化，无废水和废渣产生，避免了传统吸 收剂的二次污染问题； 吸收剂可再生并 重复利用； 吸收的SO2解吸后可作为硫源生产其它化工产品。
脱硫离子液体研究现状
研究进展
韩布兴等合成了四甲基胍类离子液体，并 对其脱硫性能进行了研究。安东等分别用 离子液体负载化和在胍阳离子上引入官能 团等方法来提高对SO2的吸收能力。 张锁江等制备醇胺羧酸盐离子液体；又将 该类离子液体以纯液体或者负载在载体上 进行比较实验。ZHAI等对乙醇胺乳酸盐 离子液体吸收SO2性能和吸收-解吸循环都 进行了探究。 Jiang Yingying等开发出5种咪唑类离子液 体支撑液膜，在25～45 ℃、100 kPa 的条 件下，对SO2的渗透选择性较好 。 Luis等在阳离子上引入羟基制备了一系列 的咪唑类离子液体，其吸收性能提高。
n=1,2,3
实验设备 SO2吸收瓶 恒温磁力搅拌器 四气一液实验装置
电子天平
SO2气体钢瓶
N2气体钢瓶
吸收SO2——称重法
SO2 气 体 钢 瓶
吸收瓶
用万分之一天 平称重记录质 量变化。
尾气吸收瓶
恒温水浴锅
离子液体吸收二氧化硫能力的计算
采用称重法计算出离子液体的最大吸收量
吸收饱和时
SO 2物质的量 每摩尔离子液体吸收 SO 2物质的量 离子液体物质的量
旋转喷雾干燥法等
有机胺水溶液或碱性盐水溶液等
湿法脱硫
离子液体脱硫
传统的脱硫方法存在的问题
1. 2. 3. 4. 5. 吸收剂用量高 设备腐蚀性大 操作不稳定 存在二次污染 硫资源回收利用率差
离子液体脱硫进入了人们的视野
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什么是离子液体
• 离子液体(ionic liquids)就是在室温(或稍 高于室温的温度)下呈液态的离子体系， 也可叫做室温离子液体、室温熔融盐 (room temperature molten salts)、有机离 子液体等。
时间/min
16 14 12 10
-2 -20
时间/min
吸收后的醚基离子液体，在70℃用 N2进行解吸2~3h；再将解吸后的离子液 体重复进行吸收-解吸过程。
第一次 第二次 第三次 第四次 第五次
吸收SO2质量/g
8 6 4 2 0 -2 0 20 40 60
实验证明：解吸后吸收效果基本不变， 可反复利用5次以上。
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[C7O3Mim]+[H3CSO3]80 100
时间/min
4.吸收前后物性变化
吸收前离子液体密度与温度的关系
1.24
1.23
1#ILS 2#ILS 3#ILS
吸收前离子液体粘度与温度的关系
1.22
密度/（g/cm3）
1.21
500
1.20
400
1.19
1#ILS 2#ILS 3#ILS
1.17 20 30 40 50 60 70
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解吸实验过程
N2
离子液体的解吸一般用加热和减压的方法，我们 采用的是加热的方法，70℃并通入氮气，N2作用 是将解吸出的二氧化硫带出吸收瓶。
三、结果与讨论 1. 不同温度下离子液体的吸收效果
2. 系列醚基功能化离子液体对SO2的吸收效果
3. 反复解吸后吸收效果
4. 吸收前后物性变化