论文部分内容阅读
二氧化碳(CO2)是主要的温室气体之一,是对环境和人类健康的直接威胁。但在工业中,CO2是重要的化工原料,所以开发可回收的吸收剂,以高容量和低挥发性从烟道气中捕获CO2至关重要。低共熔溶剂(DES)是两种或两种以上的化合物通过氢键作用形成的低共熔混合物,具有凝固点低、合成过程简单等突出优点,在CO2捕集领域显现出巨大潜力,疏水的吸收剂可以避免在处理烟气中CO2的同时溶解过多的水分,从而使解吸能耗大幅降低。在已报道的文献中,疏水DES不能有效吸收低浓度CO2。本论文先后设计合成多元胺盐酸盐类、多元胺类、超强碱类疏水功能化DES,并考察了不同浓度CO2在不同条件下的吸收效果,研究了其吸收机理。主要结论如下:1、以多元胺盐酸盐作为氢键受体(HBA),百里香酚作为氢键供体(HBD),设计合成了具有较高热稳定性的多元胺盐酸盐类疏水功能化DES。该类DES具有多个吸收位点,在CO2含量较低的环境下仍有较高的吸收量,百里香酚-[TEPA]ClDES(nthymol/n[TEPA]Cl=3:1),50℃、CO2分压为10.1 kPa条件下的饱和吸收量可达0.6485mol CO2/mol DES,且饱和吸收量随着温度降低、CO2分压升高而升高。而随着百里香酚比例的增加,CO2吸收量呈现出先增后减的趋势。结合吸收数据、热力学计算结果和红外结果获得了此类DES对CO2的吸收机理:1 mol CO2可与2 mol-NH-发生可逆反应,生成羧酸盐。2、使用多元胺与百里香酚制备了多元胺类疏水功能化DES。多元胺类DES 比同类多元胺盐酸盐类DES多了一个氨基,从而具有更高的饱和摩尔吸收量。饱和吸收量随着温度降低、CO2分压升高而升高,随着百里香酚比例的增加也呈现出先增后减的趋势。结合吸收实验数据和红外结果提出了此类DES对CO2的吸收机理:1 mol CO2可与2 mol-NH-发生可逆反应,生成羧酸盐。3、以含有醇羟基的有机物作为氢键供体,超强碱作为氢键受体合成了超强碱类疏水功能化DES。该类DES在较低CO2浓度下仍然具有较高的吸收量,在50℃、CO2分压101 kPa条件下,Dec-DBN DES(nDec/nDBN=1:1)饱和质量吸收量可达到10.1%,并且吸收速率快。吸收量随着温度降低、CO2分压升高而升高。物性数据显示了其吸收前后都具有极低的粘度。