[发明专利]一种采用含氟乙酰丙酮基阴离子功能化离子液体捕集二氧化硫的方法

说明书

技术领域

本发明属于二氧化硫的吸收技术领域，具体涉及一种采用含氟乙酰丙酮基阴离子功能化离子液体捕集二氧化硫的方法。

背景技术

近年来，由于经济的快速增长，煤、石油、天然气等化石燃料的燃烧所释放的大量二氧化硫，造成大气环境持续恶化，并且严重地影响了人们的生存和生态环境，从而引起了国内外学术和工业界的广泛关注，为此，控制和减少二氧化硫气体的排放已经成为人们的共识。因此，如何开发高效环保的新材料和新技术，应用于吸收二氧化硫气体具有至关重要的实际意义。

目前，石灰石/石膏、醇胺等传统工艺吸收二氧化硫气体具有成本低、吸收速度快和吸收量大等优点，但是石灰石/石膏类吸收剂存在不可再生且产生大量低品位石膏等问题，同时醇胺易挥发且再生需要消耗大量能源，不符合可持续发展的原则。

离子液体是一种由有机阳离子和有机或无机阴离子组成的室温熔融盐，其具有稳定性好、挥发性低、气体溶解能力强和可设计性等优点。离子液体的发展为二氧化硫气体的工业吸收提供了很好的替代方法。近年来，国内外研究人员采用实验及理论计算方法研究了二氧化硫气体在不同离子液体中的物理溶解性。例如，Huang等测定了以四氟硼酸根、双三氟甲基磺酰亚胺根为阴离子的胍基离子液体吸收二氧化硫气体的性能，表明在常压下每摩尔该类含氟离子液体能吸收1-2摩尔二氧化硫气体，但在减压下吸收量很小(Chem.Commun.2006,4027)。另一种方法是采用阴离子功能化的离子液体通过化学作用来对二氧化硫气体进行化学吸收，如Han等首次采用胍基乳酸盐离子液体来吸收二氧化硫气体，每摩尔离子液体可在常压下吸收1.7摩尔的二氧化硫气体(Angew.Chem.,Int.Ed.2004,2415)。Wang等将唑基季膦型离子液体应用于二氧化硫气体的化学吸收中，得到良好的吸收效果(J.Am.Chem.Soc.2011,11916)。

但是，在目前各种含氟阴离子的离子液体通过物理方法捕集二氧化硫捕集容量不高，而利用阴离子功能化离子液体吸收二氧化硫的方法中脱附能耗高循环性能差，影响了其工业应用。因此，有必要采用离子液体的结构可设计性原理，设计并合成新的含氟阴离子功能化离子液体，以达到提高离子液体对二氧化硫吸收量的目的，并实现二氧化硫的高容量和可循环捕集。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供了一种采用含氟乙酰丙酮基阴离子功能化离子液体捕集二氧化硫的方法，通过在离子液体的阴离子上引入含氟乙酰丙酮基团，利用阴离子加强的乙酰丙酮阴基团和二氧化硫作用来提高二氧化硫的吸收量，同时乙酰丙酮上的三氟甲基导致电荷比较均匀地分散改善离子液体的脱附性能，从而实现二氧化硫的高效可逆吸收。

本发明为解决上述技术问题采用如下技术方案，一种采用含氟乙酰丙酮基阴离子功能化离子液体捕集二氧化硫的方法，其特征在于：以含氟乙酰丙酮基阴离子功能化离子液体为吸收剂用以吸收二氧化硫气体，吸收过程中，吸收气体压力为0.001-0.1MPa，吸收温度为20-80℃，吸收时间为0.5-5h，脱附过程中，脱附温度为60-120℃，脱附时间为0.5-1.5h，脱附后的含氟乙酰丙酮基阴离子功能化离子液体重复循环使用，所述的含氟乙酰丙酮基阴离子功能化离子液体是以去质子化的含氟乙酰丙酮基的化合物为阴离子的功能化离子液体，其中含氟乙酰丙酮基的化合物为三氟乙酰丙酮(CAS：367-57-7)、六氟乙酰丙酮(CAS：1522-22-1)、苯三氟乙酰丙酮(CAS：326-06-7)、萘三氟乙酰丙酮(CAS：893-33-4)、呋喃三氟乙酰丙酮(CAS：326-90-9)或噻吩三氟乙酰丙酮(CAS：326-91-0)，阳离子为乙基三丁基膦离子、四丁基膦离子、丁基三己基膦离子、十四烷基三己基膦离子、乙基甲基咪唑离子、丁基甲基吡咯离子或乙基三丁基铵离子。

本发明所述的含氟乙酰丙酮基阴离子功能化离子液体优选为乙基三丁基膦苯三氟乙酰丙酮。

本发明所述的采用含氟乙酰丙酮基阴离子功能化离子液体捕集二氧化硫的方法，其特征在于：以乙基三丁基膦苯三氟乙酰丙酮为吸收剂用以吸收二氧化硫气体，吸收过程中，吸收气体压力为0.1MPa，吸收温度为20℃，吸收时间为0.5h，每摩尔乙基三丁基膦苯三氟乙酰丙酮所吸收二氧化硫气体的摩尔量为4.26mol，脱附过程中，通入氮气控制压力为0.1MPa，脱附温度为80℃，脱附时间为1.5h，每摩尔乙基三丁基膦苯三氟乙酰丙酮吸收的二氧化硫脱附剩余摩尔量为0.03mol。