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功能型离子液体的合成及CO2捕集特性

作　者: 陈文
导　师: 胡松；向军
学　校: 华中科技大学
专　业: 热能工程
关键词: 功能型离子液体 CO2吸附/脱附 胺基 IR/1HNMR
分类号: X773
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


CO2是目前排放量最大的温室气体,而CO2固定排放源多来自于燃煤电厂。如何捕集燃煤电厂烟气CO2是目前研究的热点。由于离子液体具有蒸汽压低,熔点低,溶解力强,结构可调等一系列优良特性,利用离子液体固定电厂烟气CO2已经成为CO2减排的重点研究方向之一。其中,咪唑类离子液体是目前研究最多的离子液体。本文首先根据不同离子液体的合成方案,采用两步合成法合成了多种离子液体,包括传统咪唑类离子液体[bmim]BF4,[emim]BF4和功能型离子液体1-（3-氯-2-羟基-丙基）-3-甲基咪唑乙酸盐,利用IR和1HNMR对所合成的离子液体进行特征官能团表征,同时探讨了离子液体合成及提纯过程中的主要影响因素。常温常压条件下,对所合成的离子液体在实验室台架上开展CO2吸附性能实验,获得各离子液体CO2饱和吸附量,吸附平衡时间等参数,常温常压下,[bmim]BF4的CO2饱和吸附量最高,为0.076 mol（CO2）/mol（IL）,[emim]BF4的平衡时间最短,为30分钟。同时对吸收CO2后的离子液体进行脱附实验,探讨离子液体循环再生性能,发现离子液体循环使用四次后,吸附CO2性能降低甚微。基于上述离子液体性能研究,对某几种离子液体进行羟基和胺基改性,合成含有羟基官能团离子液体[OH-e-mim]Br和胺基官能团型离子液体[NH2P-mim]Br、[NH2-e-mim]BF4。研究表明,在常温常压下,改性离子液体的CO2饱和吸附量,吸附平衡时间都有明显改善,[OH-e-mim]Br和[NH2-e-mim]BF4的CO2饱和吸附量分别是常规离子液体[emim]BF4的2倍和3.5倍。同时探讨了水分,温度,CO2分压等因素对离子液体吸附CO2的影响以及离子液体的脱附循环等特性。实验结果表明,胺基改性离子液体[NH2-P-mim]Br的CO2捕获能力最强,是一类极具应用前景的功能型离子液体。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-6
目录  6-8
1 绪论  8-23
  1.1 离子液体的历史  9-11
  1.2 离子液体的组成和性质  11-12
  1.3 离子液体的合成方法  12-13
  1.4 离子液体在分离酸性气体CO_2 中的应用  13-22
  1.5 本文研究目标和主要内容  22-23
2 离子液体的合成实验与表征  23-35
  2.1 实验装置  23-25
  2.2 [BMIM]BF_4 的合成  25-27
  2.3 [EMIM]BF_4 的合成  27
  2.4 1-(3-氯-2-羟基-丙基)-3-甲基咪唑乙酸盐的合成  27-28
  2.5 实验影响因素  28
  2.6 产物的结构表征  28-34
  2.7 本章小结  34-35
3 离子液体吸附CO_2性能研究  35-44
  3.1 离子液体吸附CO_2 实验装置及方法  35-36
  3.2 [BMIM]BF_4 的CO_2 吸附性能实验  36-37
  3.3 [EMIM]BF_4 的CO_2 吸附性能实验  37-38
  3.4 [BMIM]PF_6 的CO_2 吸附性能实验  38
  3.5 [M-COOH-MIM]BF_4 的CO_2 吸附性能实验  38-40
  3.6 四种离子液体CO_2 吸附性能对比  40-41
  3.7 离子液体脱附CO_2 性能分析  41-43
  3.8 本章小结  43-44
4 功能型离子液体的合成及其CO_2 吸附特性  44-62
  4.1 改性离子液体的合成实验  45-51
  4.2 含-OH 官能团离子液体CO_2 吸附性能研究  51-53
  4.3 含-NH_2 官能团离子液体CO_2 吸附性能研究  53-57
  4.4 含水量对离子液体吸附CO_2 的影响  57-58
  4.5 功能型离子液体脱附性能分析  58-59
  4.6 温度和CO_2 分压对离子液体吸附性能的影响  59-61
  4.7 本章小结  61-62
5 结论及下一步工作重点  62-66
  5.1 全文总结  62-64
  5.2 下一步工作重点  64-66
致谢  66-68
参考文献  68-74
附录 硕士期间发表的论文  74

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中图分类: > 环境科学、安全科学 > 废物处理与综合利用 > 动力工业废物处理与综合利用 > 电力工业
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