含硫离子液体吸附剂的制备及高选择性捕集二氧化硫研究
发布时间：2021-06-14 09:14
二氧化硫的大量排放是形成酸雨、酸雾的主要原因之一,对社会环境和人类健康产生巨大威胁。二氧化硫的排放主要来源于煤炭化石燃料的燃烧,如何绿色高效处理燃烧后产生的二氧化硫已成为当前能源环境领域的研究热点。作为绿色溶剂的典型代表,离子液体和低共熔溶剂具有可挥发性低、热稳定性高、结构可设计性等优点,为发展新型二氧化硫捕集技术提供了方向。然而,燃烧排放的尾气同时含有二氧化碳和二氧化硫,现有的离子液体和低共熔溶剂很难实现高选择性地捕集分离二氧化硫和二氧化碳。基于此,本论文分别制备了两类含硫离子液体吸附剂,并用于选择性捕集分离二氧化硫和二氧化碳,系统考察了不同温度和分压下二氧化硫的吸附量、分离选择性、以及循环性能;同时,结合核磁共振和红外光谱等表征手段,进一步探究了这两类含硫离子液体吸附剂捕集二氧化硫的机理。主要内容包括:（1）利用简单的酸碱中和反应,制备出了三种硫酸氢盐离子液体[N2222][HSO4]、[N4444][HSO4]和[N6666][HSO4],并用于捕集...
【文章来源】：江西师范大学江西省
【文章页数】：60 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
石膏法脱硫简易流程图
硕士学位论文14图2-2硫酸氢盐离子液体的结构[N6666][HSO4]：1HNMR(400MHz，DMSO-d6)δ3.18(t，8H)，1.57(m，8H)，1.29(m，24H)，0.88(t，12)13CNMR(100MHz，DMSO-d6)δ58.2，31.0，25.9，22.3，21.5，12.2.Meltingpoint：202-203.[N4444][HSO4]：1HNMR(400MHz，DMSO-d6)δ3.18(t，8H)，1.57(m，8H)，1.32(m，8H)，0.94(t，12)13CNMR(100MHz，DMSO-d6)δ58.0，23.6，19.7，14.0.Meltingpoint：171-172.[N2222][HSO4]：1HNMR(400MHz，DMSO-d6)δ3.21(t，12H)，1.57(q，8H，J=14.5Hz)，13CNMR(100MHz，DMSO-d6)51.9，7.6.Meltingpoint：63-64.本工作设计的阴阳离子结构如图2-2所示，对合成好的离子液体烘干后进行核磁氢谱、碳谱、红外、熔点、热重-热差分析的表征。表2-1展示了这些离子液体的基本物性。从图2-3的热重-热差分析可知，这三种离子液体的热稳定性都很好，它们的分解温度都在200°C以上。表2-1硫酸氢盐离子液体的物性数据IonicLiquidMW(g/mol)Td(°C)Meltingpoint(°C)[N2222][HSO4]227.3300202-203[N4444][HSO4]338.5275170-171[N6666][HSO4]451.820263-64从表中的数据可以得知，这三种离子液体的熔点和热解温度的顺序具有一致性，其顺序为：[N2222][HSO4]>[N4444][HSO4]>[N6666][HSO4]。这是因为季铵阳离子的烷基碳链越短，分子间的作用力越强，从而使得阴阳离子结合的越牢固，所以熔点和分解温度也就越高。[N6666][HSO4[N]4444][HSO4[N]2222][HSO4]
含硫离子液体吸附剂的制备及高选择性捕集二氧化硫研究15图2-3硫酸氢根离子液体的热重-热差图2.2.3离子液体捕集SO2的研究和监测本课题组已经报道了SO2捕集的装置及其使用方法[110-112]，整个捕集装置由两个体积不一样的316L不锈钢罐子组成，其中体积较大的为储气罐，体积较小的罐子为捕集罐。储气罐和捕集罐通过针阀连接，储气罐和捕集罐中的气体的压力由压力传感器(型号WIDEPLUS-8)测定，该传感器购买于由福州上润精密仪器有限公司，其量程100-500KPa，精度±0.1%。并通过数显仪表(型号WP-D821-200-1212-N-2P连接来显示从而实时显示压力的变化，并通过配套的数据采集输送到电脑终端便于数据的采集与使用。详细吸收过程如下：首先准确称量一定质量m的离子液体(一般称取0.2000g-0.3000g)置于气体捕集罐中，并对整个装置抽真空至0.1KPa左右，保持半个小时，待示数稳定不变，记下此时的捕集罐的压力P0，然后通过不锈钢导管将一定量二氧化硫气体通过钢瓶导入到储气罐中，使储气罐在将要测试的温度下稳定半个小时以上，待储气罐压力示数基本保持不变后，记录初始压力为P1。接下来打开连接储气罐和捕集罐的针阀，放入一定量的二氧化硫到捕集罐，此时捕集罐中的二氧化硫和离子液体相互作用后被捕集。当吸收罐的压力在半个小时内变化小于0.1KPa，即表明SO2的捕集达到了平衡。此时，吸收罐和捕集罐的压力分别P2，P′1。因此，捕集罐的SO2的压力为2=P2-P0。那么SO2的捕集
【参考文献】：
期刊论文
[1]降低氨法脱硫气溶胶的研究与探索[J]. 毛国群. 石化技术. 2019(09)
[2]烟道气氨法脱硫液对Q235碳钢腐蚀研究[J]. 付志浩,徐佳欢,汪丹,谢刚,卢皓,连洲洋,周永璋,魏无际. 腐蚀科学与防护技术. 2019(05)
[3]烟气海水脱硫应用及改进分析[J]. 高亮明. 节能与环保. 2019(09)
[4]燃煤烟气脱硫技术研究进展[J]. 陈欢哲,何海霞,万亚萌,田静,李涛,任保增. 无机盐工业. 2019(05)
[5]烟气脱硫技术的研究进展[J]. 运明雅,辛清萍,张玉忠. 山东化工. 2019(07)
[6]燃煤烟气脱硫技术综述[J]. 杨忠凯,王敬臣,武宁,陈欢哲,田静,李涛,任保增. 河南化工. 2019(03)
[7]燃煤烟气石灰石-石膏湿法脱硫影响因素研究[J]. 赵龙彬. 哈尔滨商业大学学报(自然科学版). 2017(04)
[8]钠钙双碱法烟气脱硫技术治理方法浅析[J]. 马岸奇,裘雨晓,雷建章. 砖瓦. 2017(08)
[9]湿法烟气脱硫技术综述[J]. 靳晓悦,刘雅举. 当代化工研究. 2017(06)
[10]海水脱硫技术在船舶废气处理上的研究进展[J]. 张清凤,陈晓平,余帆. 化工进展. 2016(01)
本文编号：3229520
【文章来源】：江西师范大学江西省
【文章页数】：60 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
石膏法脱硫简易流程图
硕士学位论文14图2-2硫酸氢盐离子液体的结构[N6666][HSO4]：1HNMR(400MHz，DMSO-d6)δ3.18(t，8H)，1.57(m，8H)，1.29(m，24H)，0.88(t，12)13CNMR(100MHz，DMSO-d6)δ58.2，31.0，25.9，22.3，21.5，12.2.Meltingpoint：202-203.[N4444][HSO4]：1HNMR(400MHz，DMSO-d6)δ3.18(t，8H)，1.57(m，8H)，1.32(m，8H)，0.94(t，12)13CNMR(100MHz，DMSO-d6)δ58.0，23.6，19.7，14.0.Meltingpoint：171-172.[N2222][HSO4]：1HNMR(400MHz，DMSO-d6)δ3.21(t，12H)，1.57(q，8H，J=14.5Hz)，13CNMR(100MHz，DMSO-d6)51.9，7.6.Meltingpoint：63-64.本工作设计的阴阳离子结构如图2-2所示，对合成好的离子液体烘干后进行核磁氢谱、碳谱、红外、熔点、热重-热差分析的表征。表2-1展示了这些离子液体的基本物性。从图2-3的热重-热差分析可知，这三种离子液体的热稳定性都很好，它们的分解温度都在200°C以上。表2-1硫酸氢盐离子液体的物性数据IonicLiquidMW(g/mol)Td(°C)Meltingpoint(°C)[N2222][HSO4]227.3300202-203[N4444][HSO4]338.5275170-171[N6666][HSO4]451.820263-64从表中的数据可以得知，这三种离子液体的熔点和热解温度的顺序具有一致性，其顺序为：[N2222][HSO4]>[N4444][HSO4]>[N6666][HSO4]。这是因为季铵阳离子的烷基碳链越短，分子间的作用力越强，从而使得阴阳离子结合的越牢固，所以熔点和分解温度也就越高。[N6666][HSO4[N]4444][HSO4[N]2222][HSO4]
含硫离子液体吸附剂的制备及高选择性捕集二氧化硫研究15图2-3硫酸氢根离子液体的热重-热差图2.2.3离子液体捕集SO2的研究和监测本课题组已经报道了SO2捕集的装置及其使用方法[110-112]，整个捕集装置由两个体积不一样的316L不锈钢罐子组成，其中体积较大的为储气罐，体积较小的罐子为捕集罐。储气罐和捕集罐通过针阀连接，储气罐和捕集罐中的气体的压力由压力传感器(型号WIDEPLUS-8)测定，该传感器购买于由福州上润精密仪器有限公司，其量程100-500KPa，精度±0.1%。并通过数显仪表(型号WP-D821-200-1212-N-2P连接来显示从而实时显示压力的变化，并通过配套的数据采集输送到电脑终端便于数据的采集与使用。详细吸收过程如下：首先准确称量一定质量m的离子液体(一般称取0.2000g-0.3000g)置于气体捕集罐中，并对整个装置抽真空至0.1KPa左右，保持半个小时，待示数稳定不变，记下此时的捕集罐的压力P0，然后通过不锈钢导管将一定量二氧化硫气体通过钢瓶导入到储气罐中，使储气罐在将要测试的温度下稳定半个小时以上，待储气罐压力示数基本保持不变后，记录初始压力为P1。接下来打开连接储气罐和捕集罐的针阀，放入一定量的二氧化硫到捕集罐，此时捕集罐中的二氧化硫和离子液体相互作用后被捕集。当吸收罐的压力在半个小时内变化小于0.1KPa，即表明SO2的捕集达到了平衡。此时，吸收罐和捕集罐的压力分别P2，P′1。因此，捕集罐的SO2的压力为2=P2-P0。那么SO2的捕集
【参考文献】：
期刊论文
[1]降低氨法脱硫气溶胶的研究与探索[J]. 毛国群. 石化技术. 2019(09)
[2]烟道气氨法脱硫液对Q235碳钢腐蚀研究[J]. 付志浩,徐佳欢,汪丹,谢刚,卢皓,连洲洋,周永璋,魏无际. 腐蚀科学与防护技术. 2019(05)
[3]烟气海水脱硫应用及改进分析[J]. 高亮明. 节能与环保. 2019(09)
[4]燃煤烟气脱硫技术研究进展[J]. 陈欢哲,何海霞,万亚萌,田静,李涛,任保增. 无机盐工业. 2019(05)
[5]烟气脱硫技术的研究进展[J]. 运明雅,辛清萍,张玉忠. 山东化工. 2019(07)
[6]燃煤烟气脱硫技术综述[J]. 杨忠凯,王敬臣,武宁,陈欢哲,田静,李涛,任保增. 河南化工. 2019(03)
[7]燃煤烟气石灰石-石膏湿法脱硫影响因素研究[J]. 赵龙彬. 哈尔滨商业大学学报(自然科学版). 2017(04)
[8]钠钙双碱法烟气脱硫技术治理方法浅析[J]. 马岸奇,裘雨晓,雷建章. 砖瓦. 2017(08)
[9]湿法烟气脱硫技术综述[J]. 靳晓悦,刘雅举. 当代化工研究. 2017(06)
[10]海水脱硫技术在船舶废气处理上的研究进展[J]. 张清凤,陈晓平,余帆. 化工进展. 2016(01)
本文编号：3229520
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