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1、104江西化工2014年第4期離子液體的制備及其捕獲CO2性能徐海濤徐玉韜(南昌航空大學(xué)材料學(xué)院，江西南昌330063)摘要：制備了一種新型離子液體，l一二乙二醇單甲醚基一3一甲基咪唑甘氨酸鹽，并對(duì)其捕獲CO性能進(jìn)行了研究。研究結(jié)果表明，產(chǎn)物具有高的CO：捕獲容量和快的捕獲速度，在燃?xì)夂蜔煔饷撎碱I(lǐng)域具有良好的應(yīng)用潛力。關(guān)鍵詞：離子液體甘氨酸捕獲CO二氧化碳是當(dāng)前排放量最大的溫室氣體，由此導(dǎo)將堿性中間產(chǎn)物減壓蒸餾，脫除部分無(wú)水乙醇，然致的全球氣候變暖現(xiàn)象引起了人們的廣泛關(guān)注。另一后向堿性中間產(chǎn)物中加入甘氨酸，發(fā)生酸堿中和反應(yīng)，方面，CO作為一
2、種無(wú)毒、安全的碳源，可以轉(zhuǎn)化成各種室溫?cái)嚢璺磻?yīng)，得粗產(chǎn)物。粗產(chǎn)物經(jīng)干燥除水、減壓蒸可再生能源和化工產(chǎn)品。co2減排和資源綜合利用已餾脫除無(wú)水乙醇，得最終產(chǎn)物。經(jīng)成為本世紀(jì)研究的一個(gè)最重要課題-lJ。CO：捕獲實(shí)驗(yàn)在一個(gè)大氣壓及不同的捕獲溫度下離子液體具有蒸汽壓低，熔點(diǎn)低，溶解力強(qiáng)，結(jié)構(gòu)進(jìn)行。在25℃，隨著捕獲過(guò)程的進(jìn)行，樣品顏色發(fā)生變可調(diào)等一系列特點(diǎn)j。利用離子液體捕獲煙氣或燃?xì)饣?，從橙紅變成黃色，同時(shí)粘度增加，這可能是由于捕中的CO：已經(jīng)成為溫室氣體減排的重點(diǎn)研究方向之獲的CO與樣品發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)。[4·一由于捕獲CO：，樣品的質(zhì)量逐漸增
3、加并最終趨于穩(wěn)。本文采用兩步法制備了一種新型的氨基酸基離子定。樣品捕獲CO的質(zhì)量與捕獲時(shí)間的關(guān)系曲線如圖液體，1一二乙二醇單甲醚基一3一甲基咪唑甘氨酸鹽。1所示。圖1表明，樣品捕獲CO的過(guò)程是快速的，在在常壓下，對(duì)所合成的離子液體進(jìn)行了CO：捕獲性能加rain內(nèi)完成飽和捕獲，捕獲容量最高達(dá)到0．39g測(cè)試CO2／gs~mpleo一、實(shí)驗(yàn)部分將甲基瞇唑和氯代二乙二醇甲醚加入到裝有磁力攪拌器和冷凝回流管的干燥三口燒瓶中，室溫磁力攪拌2小時(shí)，停止反應(yīng)，用無(wú)水乙醚洗滌產(chǎn)物，進(jìn)一步真空干燥，除去殘留的無(wú)水乙醚，得到淡橙紅色、粘稠、液態(tài)的第一步中間產(chǎn)物
4、。合成條件中，采取鹵代烷烴過(guò)量，保證甲基咪唑完全反應(yīng)。獲得的粗產(chǎn)物中，包括第一步中間產(chǎn)物及剩余的鹵代烷烴。使用非極性無(wú)水乙醚萃取粗產(chǎn)物，除去剩余的鹵代烷烴，至乙醚相中紫外吸收檢測(cè)無(wú)信號(hào)為止，萃取6次以上可以達(dá)到上述效果。圖1樣品捕獲Co2曲線圈將上一步中間產(chǎn)物用無(wú)水乙醇溶解，加人到裝有溫度對(duì)樣品捕獲CO：的過(guò)程有著強(qiáng)烈的影響。不陰離子交換樹脂的層析柱中，室溫下離子交換，獲得堿同溫度下，樣品捕獲CO的質(zhì)量與捕獲時(shí)間的關(guān)系曲線性中間產(chǎn)物。以無(wú)水乙醇為流動(dòng)相交換樣品，交換速如圖2所示。圖2表明，隨著捕獲溫度的升高，捕獲容度為l滴／1O秒，通過(guò)硝酸
5、銀溶液檢測(cè)交換液中是否存量逐漸降低，在70qC，捕獲容量降低到O．03gCO：／g在鹵素離子。若交換速度過(guò)快，交換液中含有鹵素離sample。溫度對(duì)樣品捕獲CO2過(guò)程的影響表明，高溫不子，代表交換不完全，需要二次交換，交換速度過(guò)慢，溶利于樣品捕獲CO2，但高溫可能對(duì)樣品解吸CO：有利，劑無(wú)水乙醇會(huì)揮發(fā)，堿性中間產(chǎn)物在空氣中會(huì)結(jié)合在低溫捕獲的CO：，可以通過(guò)高溫解吸，從而使樣品再CO發(fā)生變質(zhì)。保證適當(dāng)?shù)慕粨Q速度是實(shí)驗(yàn)成功的關(guān)生。鍵因素。2014年l2月離子液體的制備及其捕獲c0：性能1O5
6、l≯罩曩竹一鬟，lIeR重WN8關(guān)系曲線如圖2B所示
7、。．圖I；2B表明一，置在西B相量同一的zoo高溫下，解吸率相同，與捕獲溫度¨無(wú)關(guān)。¨們捕獲和解吸是平衡過(guò)程，這種平衡過(guò)程僅決定于熱力學(xué)溫度，溫度的改變導(dǎo)致一個(gè)新的平衡。解吸過(guò)程決定于溫度的改變程度，溫度對(duì)解吸起著決定性作用。二、結(jié)論本文合成了一種新型的離子液體，這種離子液體具有優(yōu)良的CO：捕獲性能，是一種潛在的溫室氣體捕獲材料。女基金項(xiàng)目：江西省教育廳基金(CJJ13475，圖2樣品在不同溫度下捕獲／解吸CO曲線圖11697)資助。特此致謝!(A：捕獲曲線；B：解吸曲線)在低溫離子液體樣品捕獲的co2，可以在高溫下參考文獻(xiàn)解吸。不同溫度下
8、，離子液體樣品解吸CO：的質(zhì)量與解[1]RochelleGT．AnllnescrubbingforCO2capture[J]．吸時(shí)間的關(guān)系曲線如圖3所示。圖3表明，解吸溫度越Science，2009，325(23)：1652—1654．高，c01的解吸作用越完全，在110℃及更高溫度，可以[2]wanscongming，LuoHuimin，LuoXiaoyan．Equimolar完全解吸。但是，當(dāng)溫度過(guò)高，樣品會(huì)分解。綜合考Co2capturebyimidazolium—basedloneliquidsand慮，樣品的解吸溫度以7O℃為宜。
9、在70~C及一個(gè)大氣superbasesystems[J]．Green．Chem，2010，12(2)：壓下，在35rain內(nèi)，樣品的解吸率達(dá)到6o％以上。2019一’cI23．
