[发明专利]1,4-三羟乙基卞二铵硫酸盐、1,3,5-三羟乙基卞三铵硫酸盐及合成和应用

说明书

本发明公开了一种1,4‑三羟乙基卞二铵硫酸盐、1,3,5‑三羟乙基卞三铵硫酸盐及合成和吸附二氧化硫的应用。1,4‑三羟乙基卞二铵硫酸盐、1,3,5‑三羟乙基卞三铵硫酸盐的合成是由1,4‑对二卤苄或1,3,5‑三(卤代甲基)苯与三乙醇胺经过取代反应，再与硫酸进行阴离子交换得到，该合成方法步骤简单，条件温和，有利于大规模生产，而合成的两种季铵盐对二氧化硫表现出较好吸附能力，具有吸附饱和度较高，吸附能力较强，性能稳定性好，易于解吸、可以重复使用、应用成本低等特点，满足市场上含SO₂烟气治理、回收SO₂等实际需求。

技术领域

本发明涉及一种二氧化硫吸附材料及其制备方法和应用，具体涉及一种1,4-三羟乙基卞二铵硫酸盐、1,3,5-三羟乙基卞三铵硫酸盐，还涉及一种以1,4-对二卤苄或1,3,5-三(卤代甲基)苯、三乙醇胺、硫酸等为主要原材料，通过取代反应、离子交换等步骤合成1,4-三羟乙基卞二铵硫酸盐或1,3,5-三羟乙基卞三铵硫酸盐的方法，还涉及利用1,4-三羟乙基卞二铵硫酸盐或1,3,5-三羟乙基卞三铵硫酸盐作为二氧化硫吸附材料的应用，属于二氧化硫废气处理技术领域。

背景技术

二氧化硫(化学式SO₂)是无色气体，有强烈刺激性气味，是大气主要污染物之一。易与大气中的水蒸气结合形成亚硫酸，是大气污染造成酸雨的主要物质之一。二氧化硫在二氧化氮存在或其他一定催化条件下会氧化成三氧化硫，从而易生成硫酸，硫酸因极强的腐蚀性而对周围环境、生物等造成危害。但同时二氧化硫也是一种重要的化工原料，主要用来生产硫酸；其本身用途也相当广泛，可以作为杀虫剂、杀菌剂、漂白剂和还原剂等为人类生产生活服务。

工业生产烟气中SO₂的来源主要是化石燃料尤其是煤炭燃烧、矿石火法冶炼过程中含有的硫成分与空气发生氧化反应形成的。尾气中的SO₂不加处理随意排放不仅会造成大气等环境污染，同时也是对SO₂这一工业原料资源的极大浪费。目前工业上对烟气中SO₂的脱除方法主要有酸碱中和反应法和物理化学吸附法等。其中酸碱中和反应法主要利用石灰石、石灰、烧碱、氨水等碱性物质与SO₂反应加以脱除，而物理化学吸附法当前主要采用离子液脱SO₂来完成。酸碱中和反应法虽然消除了SO₂的危害，但同时SO₂也生成了其它物质，SO₂本身价值无法利用，且形成的石膏、芒硝等硫酸盐，不仅造成石膏市场饱和过剩难以消化，况且在相当一部分情况下，脱硫石膏因品质下降而无法有效利用，处置不当易形成二次污染。烧碱、氨水脱硫成本相对较高，经济性不佳，且氨易逸散至空气中而造成二次污染。物理化学吸附法如离子液脱SO₂，虽然可以有效消除SO₂对大气的污染，且同时也可回收SO₂，但当前市场上离子液比较昂贵，导致使用成本较高，且离子液对使用环境也有一定要求，如烟气中粉尘较大时会对离子液造成污染，抗环境影响能力低，限制了其使用范围。

发明内容

针对现有技术中处理二氧化硫烟气的方法存在的不足，本发明的目的是在于提供一种1,4-三羟乙基卞二铵硫酸盐或1,3,5-三羟乙基卞三铵硫酸盐，这两种季铵盐具有离子液特性，其对二氧化硫表现出较好吸附能力，具有吸附饱和度较高，吸附能力较强，性能稳定性好，易于解吸等特点，且相对现有离子液体还具有绝对成本优势。

本发明的第二个目的是在于提供一种1,4-三羟乙基卞二铵硫酸盐或1,3,5-三羟乙基卞三铵硫酸盐的合成方法，该方法利用的原料如1,4-对二卤苄或1,3,5-三(卤代甲基)苯、三乙醇胺、硫酸等为常规的化工原料，廉价易得，且合成方法步骤简单，条件温和，有利于大规模生产。