离子液体制备及沼气脱碳应用研究

【摘要】：传统脱碳吸收剂易挥发,再生能耗高,性质不稳定等缺点,选取离子液体恰好能克服此类缺点。本文作者根据传统的一步合成法制备了[C4mim]Br、乙醇胺氢溴酸盐,同时根据两步合成法采取离子交换的方式制备了[C6min]PF6、[C4mim]PF本文主要根据沼气中二氧化碳脱除为目的展开对离子液体新型吸收剂的研究。相比。、[C4mim]BF4,在制备过称中引入了超声波振荡的方式促进离子交换过程的进行,并尝试了[NH2-C3mim]Br的合成制备工艺的研究。利用红外吸收光谱、核磁共振氢谱、差式扫描量热、KF测试等多种手段对以上样品进行了表征与分析。针对厌氧环境下产沼气的温度及压力范围,采用静态恒容变压、动态单组份二氧化碳吸收／吸附等方式对样品进行了二氧化碳吸收／吸附性能测试。 通过以上实验发现：在离子液体制备过程中,对于反应物的配比在和成中起到关键作用,应严格控制其投放量。在两步合成法中第二步的离子交换步骤由于引入超声波振荡的方式代替机械搅拌未能明显促进交换的反应速度。在接近latm,293K-333K条件下通过测试[C6mim][PF6]静态吸收二氧化碳的性能,结果表明,温度和真空度对解吸效率有显著影响,363K时该离子液体的二氧化碳后解吸率达到66.67%,而真空条件下室温时的解析率就能达到95%,同时解吸所用时间与常压下相比明显的减少。研究了吸收-解吸循环使用次数及保存时间对该离子液体吸收-解吸二氧化碳性能的影响,发现吸解析过程中[C6mim][PF6]的质量损失率低于0.05%,经过58次循环及约240天保存后,而其吸收二氧化碳的容量和速度未发生明显改变。同时对其吸收过程的活化能及溶解焓变进行了计算,计算得Ea为5836.93J/mol,△H为10957.66J/mol。动态吸收过程,吸收达到平衡时间及吸收容量与静态吸收结果能够对应符合。同时1atm,常温下采用动态法测定了离子液体对动态单相二氧化碳吸收性能与恒容变压法数据吻合。 【关键词】：离子液体 吸附/吸收 脱吸 沼气脱碳
【学位授予单位】：曲阜师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：O621.25
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 前言8-9
• 第一章 文献综述9-24
• 1.1 二氧化碳固定技术研究进展9-11
• 1.1.1 传统的二氧化碳捕集、分离与固定技术9-10
• 1.1.2 几种新型固定与清除二氧化碳新技术10-11
• 1.2 沼气脱碳技术的研究与进展11-13
• 1.2.1 沼气提纯净化现状及技术分析12-13
• 1.3 离子液体相关研究进展13-19
• 1.3.1 离子液体的种类14
• 1.3.2 离子液体的合成研究进展14-16
• 1.3.3 离子液体性质研究进展16-19
• 1.4 离子液体用于CO2分离捕集及沼气净化研究与进展19-24
• 1.4.1 离子液体吸收CO2研究19-22
• 1.4.2 离子液体在沼气净化研究中的应用22-23
• 1.4.3 离子液体用于CO2分离捕集及沼气净化的应用前景与展望23-24
• 第二章 离子液体吸收剂的制备及表征24-42
• 1.1 [C4mim]Br的制备24-26
• 1.1.1 试剂及仪器设备24
• 1.1.2 制备方法及步骤24-25
• 1.1.3 表征手段及方法25-26
• 1.2 [C6mim]PF6的制备26-31
• 1.2.1 试剂及仪器设备26
• 1.2.2 制备方法及步骤26-27
• 1.2.3 表征手段及方法27-29
• 1.2.4 含水量、密度、粘度、卤素含量及相关物性结果分析29-31
• 1.3 [C4mim]PF6的制备31-34
• 1.3.1 试剂及仪器设备31
• 1.3.2 制备方法及步骤31-32
• 1.3.3 表征手段及方法32-34
• 1.4 [C6mim]BF4的制备34-35
• 1.4.1 试剂及仪器设备34
• 1.4.2 制备方法及步骤34-35
• 1.4.3 表征手段及方法35
• 1.5 [NH2-C3mim]Br的制备35-38
• 1.5.1 试剂及仪器设备35-36
• 1.5.2 制备方法及步骤36
• 1.5.3 表征手段及方法36-38
• 1.6 醇胺类的制备38-40
• 1.6.1 试剂及仪器设备38
• 1.6.2 制备方法及步骤38-39
• 1.6.3 表征手段及方法39-40
• 1.7 合成中间体的制备40-42
• 1.7.1 试剂及仪器设备40-41
• 1.7.2 制备方法及步骤41
• 1.7.3 表征手段及方法41-42
• 第三章 吸收剂静态吸收二氧化碳性能测试42-52
• 1、静态吸附/吸收实验装置及试剂42-43
• 2、实验方法及步骤43
• 3、实验数据及结果分析43-52
• 3.1 二氧化碳在[C6mim][PF6]中的溶解度43-46
• 3.2 温度对解吸效率的影响46-47
• 3.3 吸收-解吸循环回用过程对离子液体的影响47-48
• 3.4 吸收性能重现性48-50
• 3.5 吸收过程的Ea和△H50-52
• 第四章 吸收剂动态吸收二氧化碳性能测试52-57
• 1、实验装置及试剂52-53
• 2、实验方法及设计53-54
• 3、实验结果及数据分析54-57
• 3.1 动静态过程的比较54-55
• 3.2 胺水溶液吸收溶解二氧化碳与离子液体比较55-56
• 3.3 流量差量法与质量差量法比较56-57
• 结论及展望57-59
• 参考文献59-64
• 在校期间发表论文64-65
• 致谢65

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