[发明专利]一种环己基双胺类离子液体及其在二氧化硫吸收中的应用

说明书

本发明公开了一种环己基双胺类离子液体及其在二氧化硫吸收中的应用，属于离子液体应用技术领域。吸收二氧化硫的过程为：(1)含有SO₂的气体与吸收前的吸收液接触，以吸收气体中SO₂形成吸收后的吸收液；吸收前的吸收液包含环己基双胺类离子液体和水；(2)对吸收后的吸收液加热和/或减压，进行解吸和吸收液再生；(3)将步骤(2)再生的吸收液应用于步骤(1)，循环步骤(2)和步骤(1)实现吸收液的循环利用。本发明环己基双胺类离子液体毒性低，合成过程简单，方便规模化制备，可通过氨基、醛基、羟基与SO₂分子间的多位点氢键作用来实现对SO₂高效吸收，采用加热或减压方式亦可将SO₂完全解吸出来，具有很好的循环性。

技术领域

本发明涉及离子液体应用技术领域，特别涉及环己基双胺类离子液体在气体中二氧化硫吸收领域的应用。

背景技术

二氧化硫排放和酸雨污染对生态环境和人体健康都会带来严重影响，气体中二氧化硫的控制排放是大气污染控制的主要任务。为此迫切需要控制和减少二氧化硫气体的排放，开发高效、环保的新材料新工艺用于捕集回收二氧化硫具有重要的意义。

目前，利用石灰石、氨、有机溶剂等传统工艺捕集二氧化硫气体具有成本低、捕集速度快、捕集量大等优点，但是此类捕集剂存在溶剂易挥发、腐蚀性强、生成大量低品位副产物、捕集剂不易再生等问题，不符合可持续发展的原则。

离子液体因其蒸气压低、热稳定性高、化学性质稳定和结构可调控等特点，得到了各国科研工作者的广泛关注。离子液体用于烟气脱硫领域具有吸收液稳定性高，循环使用性能好等优点。发表了许多关于离子液体吸收二氧化硫的研究工作，主要包括胍类离子液体、醇胺类离子液体、吡啶类离子液体、咪唑类离子液体、醚基功能化离子液体以及低共熔类离子液体。

虽然离子液体在吸收二氧化硫上展现出了很好的应用前景，但大多数离子液体的粘度非常高，导致传质和传热效率低，影响了离子液体的工业应用。此外，实际含二氧化硫的气体中通常含水，所以应该考虑水对离子液体吸收性能的影响。有文献表明，水与大多数离子液体有较好的亲和性，会与离子液体结合而使二氧化硫吸收量急剧下降。烟道气中除了含有水蒸气还含有氧气。在脱硫过程中，二氧化硫会被氧化，生成硫酸。而硫酸的形成会破坏离子液体的结构，致使离子液体吸收能力急剧下降最后失活。较昂贵的原料价格，过高的粘度，水稳定性差等缺点制约了传统离子液体的工业应用。因此，基于可再生吸收工艺，开发高效、可逆、低能耗的应用性更强的离子液体脱硫工艺是目前离子液体烟气脱硫领域的重要发展方向。

但是目前工业应用的功能化离子液体捕集二氧化硫气体的方法中，普遍存在捕集量还不够高、吸收焓高、不易脱附、循环性能差等问题，影响了其工业应用。

发明内容

针对现有技术中存在的技术问题，本发明提供了一种环己基双胺类离子液体及其应用，本发明离子液体每克离子液体的SO₂饱和吸收量可达0.78g/g，毒性低，合成过程简单，方便规模化制备，作为吸收液，可实现对SO₂高效吸收，易于解吸、可循环利用。

本发明环己基双胺类离子液体结构式为：

R₁和R₂为C_nH_2n(n为整数，0≤n≤4)，阴离子为无机酸根离子或有机酸根离子的一种或多种。

无机酸根离子为NO₃^-、Cl^-或HSO₃^-中的一种或多种。

有机酸根离子为邻苯二甲酸根、环己烷二甲酸根、丙烯酸根、甲基丙烯酸根、甲酸根、乙酸根、丙酸根、乳酸根、苯甲酸根、甲基磺酸根、三氟乙酸根、二氯乙酸根、酒石酸根、柠檬酸根、甲基磺酸根、苹果酸根、抗坏血酸根中的一种或多种。