六元氮杂环类质子型离子液体的设计合成及氨吸收性能研究
发布时间：2021-11-06 00:45
氨（NH3）是重要的基础化工原料,但其直接排放也会造成严重的污染。在化工生产中含NH3尾气的直接排放,不仅造成了资源浪费,而且对环境带来了污染。基于结构可调、蒸汽压低、热稳定性好、气体溶解度高等特点,离子液体在气体分离与净化领域受到了广泛的关注。尽管系列常规、羟基和金属等功能离子液体被用于NH3吸收,但存在常规离子液体吸收量低,功能离子液体粘度高、合成过程复杂等问题,开发吸收量高、粘度低、合成过程简单的功能离子液体是当前的发展趋势。质子型离子液体是由布朗斯特酸和布朗斯特碱通过酸碱中和形成的离子液体,在阳离子上具有可以形成氢键的质子,为NH3吸收提供了新的手段。目前质子型离子液体研究主要集中于咪唑类离子液体等,因此设计高效可循环的新型质子型离子液体是离子液体NH3分离领域研究的关键。本论文设计并合成了六元氮杂环类质子型离子液体,对离子液体的结构进行了表征,研究了离子液体吸收NH3性能、吸收机理,并提出了可逆吸收判断依据,为设计新型可逆的离子液体提供了指导。本论文的主要研究内容如下:（1）六元氮杂环类质子型离子液体的设计合成及性能评价。设计合成了 5种六元氮杂环类质子型离子液体,包括吡啶双...
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院过程工程研究所)北京市
【文章页数】：94 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１生物过滤法流程图ｌ｜ｆｌｌ??
?第１章引言???循环液?“??１?＾，废气?ｊ￣￣ｉ￣循环液?空气?４??——＾??图１．２生物吸收法流程图ｌ｜Ｕｌ??１，４－压缩机；２－洗涤塔；３－活性污泥池；５－喷淋头??Ｆｉｇｕｒｅ?１．２?Ｆｌｏｗ?ｃｈａｒｔ?ｏｆ?ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ?ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ?ｍｅｔｈｏｄ１１０＇??１，４－Ｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒ；?２－Ｗａｓｈｉｎｇ?ｔｏｗｅｒ；?３－Ａｃｔｉｖａｔｅｄ?ｓｌｕｄｇｅ?ｔａｎｋ；?５－Ｓｐｒｉｎｋｌｅｒ??针对工业含ｎｈ３废气的处理，生物降解法也存在一定的不足，工业废气往往??有毒，并且气量大、组分复杂，而目前生物降解处理技术在生物菌种的耐毒性和??降解效率上现有研究水平还不能满足工业要求＾］，因此培养具有较强耐毒性和高??降解效率的菌株是生物降解法仍需研究的重点。??１．１．３吸附法??吸附法是指将ＮＨ３吸附在具有高比表面积的固体材料上从而净化含ＮＨ３气??体的方法。吸附法核心是具有高选择性以及高效固体吸附材料，包括硅胶［Ｍ］、分??子筛［１５，１６］、多孔碳活性炭纤维＿、金属有机骨架［２１］、多孔聚合物［２Ｍ４］等。??根据吸附作用力的不同，ｎｈ３与吸附材料之间的相互作用可以分为化学吸附和物??理吸附。化学吸附是指ＮＨ３与吸附材料之间形成了化学键，通过化学作用进行吸??附。由于有化学键的生成，吸附材料一般对ＮＨ３具有较强选择性，但化学吸附作??用往往较慢并且解吸难度大。物理吸附是指吸附材料与ＮＨ３之间通过形成氢键、??分子间作用力等进行吸附。通过物理作用，ＮＨ３可以在吸附材料表面形成单层或??
?第１章引言???颗粒物等也会对膜的分离性能产生影响，需要对混合气体进行预处理才能使用膜??分离法对气体进行分离。因此膜分离的研宂重点在于设计出耐腐蚀、高选择性、??无缺陷的膜材料从而实现高效节能的气体分离过程。??１．１．５溶剂吸收法??溶剂吸收法是目前工业含ＮＨ３尾气处理中主要采用的方法包括水洗法、??酸洗法等。溶剂吸收法的关键是选择合适的ＮＨ３吸收溶剂，选择溶剂不同，工艺??流程也不尽相同。???＾??６??吸收剂，?，??去氣回收「?１?｜?人３?｜?５??－气入ｎｉｒ入，??Ｙ?ｒＴＴＴ???（ｊＴ－ｐ）７??ｒｈ?｜???？＊?ｃｘ￣（Ｄ????Ｌ－ＣＸ—１??图１．３氨吸收分离流程示意图Ｍ??１－吸收塔；２－氨水储罐；３－冷却器；４－换热器；５－精馏塔；６－冷凝器；７－再沸器??Ｆｉｇｕｒｅ?１．３?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ＮＨ３?ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ?ａｎｄ?ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ?ｐｒｏｃｅｓｓ＾４３！??１－Ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ?ｔｏｗｅｒ；?２－Ａｍｍｏｎｉａ?ｗａｔｅｒ?ｔａｎｋ；?３－Ｃｏｏｌｅｒ；?４－Ｈｅａｔ?ｅｘｃｈａｎｇｅｒ；?５－Ｒｅｃｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ??ｔｏｗｅｒ；?６－Ｃｏｎｄｅｎｓｅｒ；?７－Ｒｅｂｏｉｌｅｒ??７??
【参考文献】：
期刊论文
[1]离子液体在氨气分离回收中的应用及展望[J]. 曾少娟,尚大伟,余敏,陈昊,董海峰,张香平. 化工学报. 2019(03)
[2]膜分离技术在气体分离纯化中的应用[J]. 黄晓磊,吴旭飞,宋新巍. 化学推进剂与高分子材料. 2018(06)
[3]含氨废气处理技术探讨[J]. 李梁萌. 中氮肥. 2015(03)
[4]La-CoMoNx/CNTs催化剂上氨分解反应的本征动力学[J]. 赵朝晖,邹汉波,林维明. 燃料化学学报. 2014(06)
[5]基于离子液体的合成氨驰放气中氨回收工艺模拟计算[J]. 陈晏杰,姚月华,张香平,任保增,王蕾,董海峰,田肖. 过程工程学报. 2011(04)
[6]细菌与真菌复合作用处理臭味气体的试验研究[J]. 李琳,刘俊新. 环境科学. 2004(02)
[7]变压吸附气体分离技术的应用和发展[J]. 魏玺群,陈健. 低温与特气. 2002(03)
博士论文
[1]质子型离子液体功能调控及NH3分离研究[D]. 尚大伟.中国科学院大学(中国科学院过程工程研究所) 2018
硕士论文
[1]生物过滤法净化及回收含氨废气研究[D]. 杨松波.郑州大学 2010
本文编号：3478828
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院过程工程研究所)北京市
【文章页数】：94 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１生物过滤法流程图ｌ｜ｆｌｌ??
?第１章引言???循环液?“??１?＾，废气?ｊ￣￣ｉ￣循环液?空气?４??——＾??图１．２生物吸收法流程图ｌ｜Ｕｌ??１，４－压缩机；２－洗涤塔；３－活性污泥池；５－喷淋头??Ｆｉｇｕｒｅ?１．２?Ｆｌｏｗ?ｃｈａｒｔ?ｏｆ?ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ?ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ?ｍｅｔｈｏｄ１１０＇??１，４－Ｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒ；?２－Ｗａｓｈｉｎｇ?ｔｏｗｅｒ；?３－Ａｃｔｉｖａｔｅｄ?ｓｌｕｄｇｅ?ｔａｎｋ；?５－Ｓｐｒｉｎｋｌｅｒ??针对工业含ｎｈ３废气的处理，生物降解法也存在一定的不足，工业废气往往??有毒，并且气量大、组分复杂，而目前生物降解处理技术在生物菌种的耐毒性和??降解效率上现有研究水平还不能满足工业要求＾］，因此培养具有较强耐毒性和高??降解效率的菌株是生物降解法仍需研究的重点。??１．１．３吸附法??吸附法是指将ＮＨ３吸附在具有高比表面积的固体材料上从而净化含ＮＨ３气??体的方法。吸附法核心是具有高选择性以及高效固体吸附材料，包括硅胶［Ｍ］、分??子筛［１５，１６］、多孔碳活性炭纤维＿、金属有机骨架［２１］、多孔聚合物［２Ｍ４］等。??根据吸附作用力的不同，ｎｈ３与吸附材料之间的相互作用可以分为化学吸附和物??理吸附。化学吸附是指ＮＨ３与吸附材料之间形成了化学键，通过化学作用进行吸??附。由于有化学键的生成，吸附材料一般对ＮＨ３具有较强选择性，但化学吸附作??用往往较慢并且解吸难度大。物理吸附是指吸附材料与ＮＨ３之间通过形成氢键、??分子间作用力等进行吸附。通过物理作用，ＮＨ３可以在吸附材料表面形成单层或??
?第１章引言???颗粒物等也会对膜的分离性能产生影响，需要对混合气体进行预处理才能使用膜??分离法对气体进行分离。因此膜分离的研宂重点在于设计出耐腐蚀、高选择性、??无缺陷的膜材料从而实现高效节能的气体分离过程。??１．１．５溶剂吸收法??溶剂吸收法是目前工业含ＮＨ３尾气处理中主要采用的方法包括水洗法、??酸洗法等。溶剂吸收法的关键是选择合适的ＮＨ３吸收溶剂，选择溶剂不同，工艺??流程也不尽相同。???＾??６??吸收剂，?，??去氣回收「?１?｜?人３?｜?５??－气入ｎｉｒ入，??Ｙ?ｒＴＴＴ???（ｊＴ－ｐ）７??ｒｈ?｜???？＊?ｃｘ￣（Ｄ????Ｌ－ＣＸ—１??图１．３氨吸收分离流程示意图Ｍ??１－吸收塔；２－氨水储罐；３－冷却器；４－换热器；５－精馏塔；６－冷凝器；７－再沸器??Ｆｉｇｕｒｅ?１．３?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ＮＨ３?ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ?ａｎｄ?ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ?ｐｒｏｃｅｓｓ＾４３！??１－Ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ?ｔｏｗｅｒ；?２－Ａｍｍｏｎｉａ?ｗａｔｅｒ?ｔａｎｋ；?３－Ｃｏｏｌｅｒ；?４－Ｈｅａｔ?ｅｘｃｈａｎｇｅｒ；?５－Ｒｅｃｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ??ｔｏｗｅｒ；?６－Ｃｏｎｄｅｎｓｅｒ；?７－Ｒｅｂｏｉｌｅｒ??７??
【参考文献】：
期刊论文
[1]离子液体在氨气分离回收中的应用及展望[J]. 曾少娟,尚大伟,余敏,陈昊,董海峰,张香平. 化工学报. 2019(03)
[2]膜分离技术在气体分离纯化中的应用[J]. 黄晓磊,吴旭飞,宋新巍. 化学推进剂与高分子材料. 2018(06)
[3]含氨废气处理技术探讨[J]. 李梁萌. 中氮肥. 2015(03)
[4]La-CoMoNx/CNTs催化剂上氨分解反应的本征动力学[J]. 赵朝晖,邹汉波,林维明. 燃料化学学报. 2014(06)
[5]基于离子液体的合成氨驰放气中氨回收工艺模拟计算[J]. 陈晏杰,姚月华,张香平,任保增,王蕾,董海峰,田肖. 过程工程学报. 2011(04)
[6]细菌与真菌复合作用处理臭味气体的试验研究[J]. 李琳,刘俊新. 环境科学. 2004(02)
[7]变压吸附气体分离技术的应用和发展[J]. 魏玺群,陈健. 低温与特气. 2002(03)
博士论文
[1]质子型离子液体功能调控及NH3分离研究[D]. 尚大伟.中国科学院大学(中国科学院过程工程研究所) 2018
硕士论文
[1]生物过滤法净化及回收含氨废气研究[D]. 杨松波.郑州大学 2010
本文编号：3478828
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