基于离子液体的SO 2 吸收体系的研究
发布时间：2021-12-25 10:11
化石燃料的燃烧为人类的生产和生活提供了能源,随之排放的SO2也严重危害人类生存的生态环境。工业上常用的烟气脱硫技术中,石灰-石膏法以捕集速度快和效率高著称,但存在着产生大量固废Ca SO4和废水的不足。近年来兴起的绿色溶剂中,离子液体和低共熔溶剂具有蒸气压低、稳定性好、性能可调和气体溶解度较好等优良特性,在气体吸收方面有望发展成新型吸收剂。构建吸收容量大和性能优良的新型SO2吸收体系,研究其捕集SO2的行为,为发展新型SO2捕集工艺提供基础数据和性能指标,具有良好的理论意义和应用价值。首先,本文以Emim Cl为氢键受体（HBA）,以N-甲酰吗啉（NFM）、N-乙酰吗啉（NAM）、DMI和NMP为氢键供体（HBD）,制备了一系列的低共熔溶剂（DES）。测定了上述DES的物性数据并系统研究了其对低压SO2的吸收性能,结合红外光谱和核磁分析吸收机制。研究结果表明,Emim Cl-NFM（1:1）具有快速高效的SO2吸收能力,293.15 ...
【文章来源】：浙江工业大学浙江省
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
不同温度下三种DES的密度粘□,EmimCl-NFM(2:1);○,EmimCl-NFigure2-2.Density(a)andviscosity(b)datemperatures:□,NFM(2:1);○,
基于离子液体的SO2吸收体系的研究17速度来看EmimCl-NMP>EmimCl-NFM>EmimCl-DMI>EmimCl-NAM。EmimCl-NMPDES和EmimCl-NFMDES吸收容量都达到了0.2gSO2/gDES以上，但是NMP比NFM的蒸气压要大很多，NFM在298.15K时蒸气压为10Pa远远低于NMP的57Pa。较高的蒸气压通常会使DES造成大量的损失，降低了吸收能力，增加了生产成本，因此在接下来的实验中选用蒸气压低、黏度适中的EmimCl-NFMDES进行。图2-3在303.15K和1kPaSO2条件下不同HBD对SO2吸收效果的影响。▽,EmimCl-NMP;□,EmimCl-NFM;△,EmimCl-DMI;○,EmimCl-NAMFigure2-3.SO2absorptionperformancesofEmimCl-basedDESswithvariousHBDsat303.15Kand1kPa.▽,EmimCl-NMP;□,EmimCl-NFM;△,EmimCl-DMI;○,EmimCl-NAM2.5.4不同摩尔比对吸收效果的影响为了探究EmimCl-NFM比例对SO2吸收能力的影响，本实验合成了五组EmimCl-NFMDES，摩尔比分别为4:1、3:1、2:1、1:1和1:2，在303.15K、1kPa时，吸收结果如图2-4所示。五种DES吸收量分别为0.281、0.272、0.245、0.202、0.162gSO2/gDES可以发现，SO2的吸收量随着DES中EmimCl比例的增加而增大，但体系EmimCl-NFM（4:1）与EmimCl-NFM（3:1）吸收量差距很小，说明一直增加EmimCl的比例只能有限度的增加吸收量。此外，相同条件下，纯NFM对SO2的吸收量只有0.024gSO2/gNFM。由此可见，在该DES体系中EmimCl对SO2的吸收作用起主要作用。实验中还发现，随着EmimCl-NFMDES中EmimCl比例的增加，DES的黏度逐渐增大，吸收时间不会有明显的缩短，甚至有一定的延长，可以发现，DES的高粘度对吸收过程有不好的影响。
浙江工业大学硕士学位论文18通过对黏度和吸收容量两个参数的考察，决定在接下来的实验中采用粘度低、吸收容量大的EmimCl-NFM（1:1）DES。图2-4不同摩尔比（303.15K、1kPa）对吸收效果的影响。◇,EmimCl-NFM(1:2);□,EmimCl-NFM(1:1);△,EmimCl-NFM(2:1);▽,EmimCl-NFM(3:1);○,EmimCl-NFM(4:1)Figure2-4.AbsorptionprofileofvariousEmimCl-NFMDESsat303.15Kand1kPaSO2.◇,EmimCl-NFM(1:2);□,EmimCl-NFM(1:1);△,EmimCl-NFM(2:1);▽,EmimCl-NFM(3:1)；○,EmimCl-NFM(4:1)2.5.5温度对吸收效果的影响本节以EmimCl-NFM（1:1）体系为例，探讨了温度对SO2吸收效果的影响。如图2-5，在SO2分压为1kPa的条件下，当吸收温度从293.15K升至343.15K时，吸收量由0.22降至0.08gSO2/gDES，说明高温不利于吸收。293.15K开始的一段时间吸收速度是低于303.15K的，这是因为体系在293.15K下的黏度要高于303.15K，存在气液传质阻力。上述结果表明，低温有利于吸收，高温有利于解吸，简单的加热操作即可实现吸收剂的再生。图中可以发现当温度越高，吸收平衡的速度就越快，因为高温的环境下，EmimCl-NFM（1:1）DES的粘度低，气液传质阻力小，速度快。但是高温使得吸收量变小的事实使吸收过程不适合在高温下进行，低温下有着较高的吸收量，同时因为黏度较高使得吸收速度变慢，由此可见，吸收温度对吸收剂吸收容量的重要性。
【参考文献】：
期刊论文
[1]2018中国生态环境状况公报发布[J]. 本刊编辑部. 中国能源. 2019(06)
[2]低共熔溶剂的热稳定性研究（英文）[J]. 陈文君,薛智敏,王晋芳,蒋静云,赵新辉,牟天成. 物理化学学报. 2018(08)
[3]湿法烟气脱硫技术及运行经济性分析[J]. 武春锦,吕武华,梅毅,俞宝根. 化工进展. 2015(12)
[4]北京市主要大气污染源清单及火电厂排放污染物对雾霾天气的影响[J]. 王锦,吉奕康. 北京交通大学学报. 2015(01)
[5]胆碱类低共融溶剂在CO2捕集与分离中的应用[J]. 张盈盈,吉晓燕,陆小华. 化工学报. 2014(05)
[6]海水法烟气脱硫工艺在国内火电厂的应用研究[J]. 吕慧,兰凤春. 吉林电力. 2007(04)
本文编号：3552265
【文章来源】：浙江工业大学浙江省
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
不同温度下三种DES的密度粘□,EmimCl-NFM(2:1);○,EmimCl-NFigure2-2.Density(a)andviscosity(b)datemperatures:□,NFM(2:1);○,
基于离子液体的SO2吸收体系的研究17速度来看EmimCl-NMP>EmimCl-NFM>EmimCl-DMI>EmimCl-NAM。EmimCl-NMPDES和EmimCl-NFMDES吸收容量都达到了0.2gSO2/gDES以上，但是NMP比NFM的蒸气压要大很多，NFM在298.15K时蒸气压为10Pa远远低于NMP的57Pa。较高的蒸气压通常会使DES造成大量的损失，降低了吸收能力，增加了生产成本，因此在接下来的实验中选用蒸气压低、黏度适中的EmimCl-NFMDES进行。图2-3在303.15K和1kPaSO2条件下不同HBD对SO2吸收效果的影响。▽,EmimCl-NMP;□,EmimCl-NFM;△,EmimCl-DMI;○,EmimCl-NAMFigure2-3.SO2absorptionperformancesofEmimCl-basedDESswithvariousHBDsat303.15Kand1kPa.▽,EmimCl-NMP;□,EmimCl-NFM;△,EmimCl-DMI;○,EmimCl-NAM2.5.4不同摩尔比对吸收效果的影响为了探究EmimCl-NFM比例对SO2吸收能力的影响，本实验合成了五组EmimCl-NFMDES，摩尔比分别为4:1、3:1、2:1、1:1和1:2，在303.15K、1kPa时，吸收结果如图2-4所示。五种DES吸收量分别为0.281、0.272、0.245、0.202、0.162gSO2/gDES可以发现，SO2的吸收量随着DES中EmimCl比例的增加而增大，但体系EmimCl-NFM（4:1）与EmimCl-NFM（3:1）吸收量差距很小，说明一直增加EmimCl的比例只能有限度的增加吸收量。此外，相同条件下，纯NFM对SO2的吸收量只有0.024gSO2/gNFM。由此可见，在该DES体系中EmimCl对SO2的吸收作用起主要作用。实验中还发现，随着EmimCl-NFMDES中EmimCl比例的增加，DES的黏度逐渐增大，吸收时间不会有明显的缩短，甚至有一定的延长，可以发现，DES的高粘度对吸收过程有不好的影响。
浙江工业大学硕士学位论文18通过对黏度和吸收容量两个参数的考察，决定在接下来的实验中采用粘度低、吸收容量大的EmimCl-NFM（1:1）DES。图2-4不同摩尔比（303.15K、1kPa）对吸收效果的影响。◇,EmimCl-NFM(1:2);□,EmimCl-NFM(1:1);△,EmimCl-NFM(2:1);▽,EmimCl-NFM(3:1);○,EmimCl-NFM(4:1)Figure2-4.AbsorptionprofileofvariousEmimCl-NFMDESsat303.15Kand1kPaSO2.◇,EmimCl-NFM(1:2);□,EmimCl-NFM(1:1);△,EmimCl-NFM(2:1);▽,EmimCl-NFM(3:1)；○,EmimCl-NFM(4:1)2.5.5温度对吸收效果的影响本节以EmimCl-NFM（1:1）体系为例，探讨了温度对SO2吸收效果的影响。如图2-5，在SO2分压为1kPa的条件下，当吸收温度从293.15K升至343.15K时，吸收量由0.22降至0.08gSO2/gDES，说明高温不利于吸收。293.15K开始的一段时间吸收速度是低于303.15K的，这是因为体系在293.15K下的黏度要高于303.15K，存在气液传质阻力。上述结果表明，低温有利于吸收，高温有利于解吸，简单的加热操作即可实现吸收剂的再生。图中可以发现当温度越高，吸收平衡的速度就越快，因为高温的环境下，EmimCl-NFM（1:1）DES的粘度低，气液传质阻力小，速度快。但是高温使得吸收量变小的事实使吸收过程不适合在高温下进行，低温下有着较高的吸收量，同时因为黏度较高使得吸收速度变慢，由此可见，吸收温度对吸收剂吸收容量的重要性。
【参考文献】：
期刊论文
[1]2018中国生态环境状况公报发布[J]. 本刊编辑部. 中国能源. 2019(06)
[2]低共熔溶剂的热稳定性研究（英文）[J]. 陈文君,薛智敏,王晋芳,蒋静云,赵新辉,牟天成. 物理化学学报. 2018(08)
[3]湿法烟气脱硫技术及运行经济性分析[J]. 武春锦,吕武华,梅毅,俞宝根. 化工进展. 2015(12)
[4]北京市主要大气污染源清单及火电厂排放污染物对雾霾天气的影响[J]. 王锦,吉奕康. 北京交通大学学报. 2015(01)
[5]胆碱类低共融溶剂在CO2捕集与分离中的应用[J]. 张盈盈,吉晓燕,陆小华. 化工学报. 2014(05)
[6]海水法烟气脱硫工艺在国内火电厂的应用研究[J]. 吕慧,兰凤春. 吉林电力. 2007(04)
本文编号：3552265
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