氨基化咪唑类离子液体吸收CO 2 的量子化学计算

发布时间：2021-01-17 22:10

　　大量CO2排放造成的全球气候变暖等问题,严重影响了人类的经济和环境,已引起各国政府的广泛关注。这就要求开发出高效、节能、环保、经济的碳捕获新方法。离子液体以其蒸汽压低、液程宽、稳定性好、设计简单等优点,为开发新型的吸收CO2方法提供了机遇。本文采用一种基于量子化学计算的COSMO therm筛选方法来预测CO2在离子液体中的亨利常数,进而得出CO2在不同离子液体中的溶解度大小,筛选结果表明咪唑类离子液体对C02的溶解度较好。由于氨基功能化离子液体比传统的离子液体吸收C02的效果好很多,因此,本文使1-氨丙基-3-甲基咪唑阳离子（[C3NH2MIm]+）和1-氨乙基-3-甲基咪唑阳离子（[C2NH2MIm]+）分别与四氟硼酸根阴离子（[BF4]-）、六氟磷酸根阴离子（[PF6]-）、溴离子（[Br]-）、氯离子（[C1]-）以及赖氨酸根阴离子([Lys]-这五种阴离子组合得到10种氨基功能化咪唑类离子液体,并研究各离子液体对CO2的吸收效果。在研究离子液体的阳离子对吸收CO2的影响中发现1-氨丙基-3-甲基咪唑类离子液体对C02的吸收效果比1-氨乙基-3-甲基咪唑类离子液体对CO2的吸收... 

【文章来源】：西安石油大学陕西省

【文章页数】：86 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

醇胺溶液吸收CO2工艺装置示意图[48]

西安石油大学硕士学位论文4图1-2常见捕集CO2的多孔固体材料1.2.3膜材料捕集法膜材料捕集CO2的方法是另一种可以低能耗捕获和吸收CO2的新方法。该方法主要是利用混合气体的不同组分在压力的影响下通过膜材料，然后根据不同组分气体穿透速率的差异来实现CO2的分离，从而对CO2进行捕集和吸收。只要在膜材料的两侧之间存在压力差，原料混合气中高穿透性组分将会抢先一步快速地穿过膜材料，而穿透性相对较低的气体则会停留在薄膜的进气一侧，然后将膜两侧的气体分别抽出，以达到分离和捕集CO2的目的。这种膜分离方法在天然气脱硫、脱碳方面都有着广泛的应用。但是在气体分离过程中，大多数膜材料的选择性不高[55]。比较好的解决办法之一是，在膜材料中引入等待分离的气体的选择性基团或碎片，例如，以烟道气或天然气中的CO2为目标，可以将氨基薄片引入膜材料中，从而使膜的选择性提高[56]。然而，这些膜材料的应用具有局限性，其中大多数仅在实验室研究中进行。工业中使用的天然气中的CO2或其他杂质气体的浓度特别低，并且烟道气中的气体流量特别大。如果混合废气中的CO2浓度小于20％，则膜分离技术的效率将会非常低[57]。另外，高温及其它杂质对膜的破坏，降低了分离效率，降低了膜的寿命。在采用膜分离技术的过程中，对混合气的冷却进行预处理是非常有必要的[58]。这使得如果将膜分离技术用于工业化，则同时需要具有高渗透性，高选择性和高稳定性的大面积膜分离技术。因此，其成本高和可行性差阻碍了膜分离技术的实际应用。另外，膜结垢和膜污染也是环境保护中难以克服的问题。图1-3膜分离过程示意图

西安石油大学硕士学位论文4图1-2常见捕集CO2的多孔固体材料1.2.3膜材料捕集法膜材料捕集CO2的方法是另一种可以低能耗捕获和吸收CO2的新方法。该方法主要是利用混合气体的不同组分在压力的影响下通过膜材料，然后根据不同组分气体穿透速率的差异来实现CO2的分离，从而对CO2进行捕集和吸收。只要在膜材料的两侧之间存在压力差，原料混合气中高穿透性组分将会抢先一步快速地穿过膜材料，而穿透性相对较低的气体则会停留在薄膜的进气一侧，然后将膜两侧的气体分别抽出，以达到分离和捕集CO2的目的。这种膜分离方法在天然气脱硫、脱碳方面都有着广泛的应用。但是在气体分离过程中，大多数膜材料的选择性不高[55]。比较好的解决办法之一是，在膜材料中引入等待分离的气体的选择性基团或碎片，例如，以烟道气或天然气中的CO2为目标，可以将氨基薄片引入膜材料中，从而使膜的选择性提高[56]。然而，这些膜材料的应用具有局限性，其中大多数仅在实验室研究中进行。工业中使用的天然气中的CO2或其他杂质气体的浓度特别低，并且烟道气中的气体流量特别大。如果混合废气中的CO2浓度小于20％，则膜分离技术的效率将会非常低[57]。另外，高温及其它杂质对膜的破坏，降低了分离效率，降低了膜的寿命。在采用膜分离技术的过程中，对混合气的冷却进行预处理是非常有必要的[58]。这使得如果将膜分离技术用于工业化，则同时需要具有高渗透性，高选择性和高稳定性的大面积膜分离技术。因此，其成本高和可行性差阻碍了膜分离技术的实际应用。另外，膜结垢和膜污染也是环境保护中难以克服的问题。图1-3膜分离过程示意图


本文编号：2983681