[发明专利]一种用于治理苯系物VOCs废气的离子液体剂和吸收工艺

说明书

本发明涉及一种长烷基链咪唑类离子液体，该咪唑类离子液体为：1‑乙基‑3‑甲基咪唑壬酸盐。取甲苯为该类苯系物的代表。较传统的VOCs吸收剂三甘醇和离子液体[EMIM][TF₂N]而言，甲苯在上述咪唑类离子液体中有着更低的亨利系数。阴离子羧基双氧原子的四个π电子易于甲苯苯环π电子云形成π‑π共轭，同时烷基链的延长扩大了自由体积效应，此两种效应的叠加有利于离子液体高效捕集甲苯。FT‑I R和¹HNMR测试证明了离子液体结构，热稳定性测试说明其良好热稳定性，吸收实验证明了其对甲苯高效的捕集能力。本发明提供了该咪唑基离子液体的制备方法，工艺简单，产物收率高，且反应易于控制，对苯系物捕集效率高，热稳定性良好，适宜工业化生产。

技术领域

本发明涉及离子液体技术领域，特别地涉及到一种离子液体的制备方法和吸收工艺。

背景技术

VOCs的处理技术包括有直接燃烧，催化燃烧，光催化降解，吸附，冷凝，膜分离，吸收等。对于中低浓度，大气量的典型VOCs气体中的苯系物，离子液体有着高捕集效率，循环利用次数多，再生效果好等优势。不仅降低了对环境的污染，而且提高了经济效益。符合我国节能减排，绿色发展的国策。

离子液体催化剂是电化学，医药，催化，过程强化等领域重要的新型绿色功能材料，有着广泛的用途。具有以下突出优点：1)熔点低，呈液态温度范围宽2)饱和蒸汽压低，不易挥发3)具有较宽的电化学稳定电位窗口，较大的稳定温度范围，良好的化学稳定性4)结构可设计性，独特的理化性质5)不易燃烧，可循环利用，无污染。

目前，关于咪唑基离子液体捕集苯系物的文献和专利多数集中在阳离子基团1 号氮原子的改性上，其主要目的是增加咪唑阳离子和苯系物之间相互作用力，从而提高捕集效率，例如引入苄基和烯丙基，与苯系物大苯环形成π-π共轭；又如引入长烷基链，增大体积效应等。

在阴离子的长烷基链上引入羧基，羧基上双氧原子的π电子离域加之长烷基链，从而将离子液体的体积效应和苯系物与离子液体的共轭效应带入到阴离子中，继而提高对苯系物的吸收性能。

考虑到自由体积效应，大的阴离子体积会使阴阳离子之间有更弱的库伦相互作用力，从而导致离子液体内部有更大的体积来接收更多的苯系物分子。以此作为理论基础来合成本专利高效捕集VOCs中苯系物的离子液体。

发明内容

本发明的目的旨在提供一种高效的捕集VOCs中苯系物离子液体的合成方法。

一种阴离子长烷基链离子液体，具有以下结构式：

一种阴离子长烷基链离子液体的制备方法，包括以下步骤：

在常压下，按照摩尔比为1.1∶1加入N-甲基咪唑和溴乙烷，调节温度110℃搅拌，充分反应4h后，得到如下结构式的卤化离子液体：

其中，Y为卤素，Br^-，Cl^-；

将上述1-乙基-3-甲基咪唑溴化盐与正癸酸钠按照摩尔比为1∶1.1混合，加入去离子水，调节温度45℃，搅拌反应2h，得到黄色粘稠状离子液体：1-乙基-3- 甲基咪唑正癸酸盐，EMIMDe。

在其中一个实施例中，选用卤代烷为溴乙烷，所述N-甲基咪唑与所述溴乙烷摩尔比为：1.1:1

在其中一个实施例中，选用卤代烷为氯乙烷气体，用氮气排净空气后，通入氯乙烷气体到2个大气压，待气体压力下降后继续通入，直至氯乙烷气体压力不再下降，即代表反应结束。

溴乙烷与氯乙烷均是低沸点卤代烷，氯乙烷沸点为12.3℃，溴乙烷沸点为 38.4℃，固反应均在密闭的反应釜中进行。