功能化离子液体吸收二氧化硫的研究

发布时间：2017-12-15 09:29

  本文关键词：功能化离子液体吸收二氧化硫的研究

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【摘要】：化石燃料燃烧及能源转化过程中,会产生大量温室气体及有害气体,其中SO2大多来自燃煤及石油炼制尾气。SO2气体的直接排放会对环境造成严重污染。烟气及炼厂尾气的传统脱硫方法主要包括石灰石/石膏法和氨吸收法等,但传统吸收方法也存在着吸收剂再利用困难、吸收剂易挥发等诸多缺点。人们一直试图研究和利用新型吸收剂以解决以上问题。离子液体因其独特的物理化学性质越来越受到人们的青睐,并逐渐应用在吸收SO2领域。因此本文系统研究了功能化离子液体对烟气中SO2气体的吸收问题。本文首先使用单一醇胺离子液体对模拟炼厂气中的SO2进行了吸收研究。其中在25℃,0.1 MPa条件下,N,N-二甲基乙醇胺甲酸离子液体对SO2的吸收效果较理想,1g离子液体可使吸收尾气中S02含量100 ppm时间大于300 min,每摩尔离子液体可吸收0.82 mol二氧化硫;其次,本文也研究了咪唑离子液体的SO2吸收过程。实验显示,1-丁基-3-甲基咪唑乙酸离子液体([BMIM]OAc)对S02的吸收效果较好,能够持续吸收含量1200 ppm的二氧化硫气体455 min,使得尾气中S02含量低于100 ppm,每摩尔离子液体可吸收0.72 mol二氧化硫。为了进一步提高离子液体对SO2的吸收能力,本文着重研究了不同离子液体的混合物对于SO2的吸收过程。实验表明,混合离子液体对于S02的吸收能力有明显的提高作用。N,N-二甲基乙醇胺甲酸与氢氧化1-丁基-3-甲基咪唑([BMIM]OH)等质量混合后的离子液体持续吸收344 min,尾气中SO2含量低于100 ppm。此外本文还通过正交实验得到混合离子液体较优的的吸收条件:当以N,N-二甲基乙醇胺为阳离子,甲酸为阴离子,与[BMIM]OAc质量比为1:1;该混合离子液体需持续吸收含量1200 ppm的二氧化硫气体555 min,使得尾气中SO2含量低于100 ppm。正交实验发现,咪唑离子液体的种类对混合离子液体吸收SO2影响较大。为了研究离子液体吸收SO2的能量与结构变化,本文进行了离子液体-SO2吸收过程的量子化学计算,进一步解释和验证了离子液体吸收SO2的机理,以及离子液体与SO2的成键方式。本文研究了离子液体对SO2的吸收过程,结果表明离子液体的混合比单一离子液体更利于烟气及炼厂尾气中SO2的吸收。这种方法离子液体合成简单,过程简便,为SO2的吸收提供了一条新的思路,具有广阔的应用前景。
【学位授予单位】：内蒙古大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：X701;O645.1

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本文编号：1291484