本文關(guān)鍵詞： 離子液體 超交聯(lián)聚合物 氣體分離 吸附 乙炔 二氧化碳 二氧化硫　出處：《浙江大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：離子液體具有結(jié)構(gòu)性質(zhì)可設(shè)計(jì)、分子識(shí)別能力強(qiáng)等特點(diǎn),在氣體分離領(lǐng)域顯示了良好的應(yīng)用前景。多孔聚離子液體材料的合成既可以避免離子液體高粘度對(duì)應(yīng)用的影響,同時(shí)有助于拓寬離子液體在氣體吸附和膜分離領(lǐng)域的應(yīng)用。但現(xiàn)有的多孔聚離子液體材料存在制備復(fù)雜、比表面積小和離子液體含量低等缺點(diǎn)。本文探索了基于傅克烷基化反應(yīng)制備離子液體超交聯(lián)多孔材料的方法,系統(tǒng)研究了所合成材料的微觀結(jié)構(gòu)和氣體吸附分離性能,以期為新型離子液體多孔材料的設(shè)計(jì)和應(yīng)用提供思路。本文發(fā)展了兩種離子液體超交聯(lián)聚合物的合成策略,一是芳香剛性單體輔助的超交聯(lián)策略,二是多鹵代芳香烴為交聯(lián)劑的超交聯(lián)策略。驗(yàn)證了兩種不同策略合成離子液體超交聯(lián)多孔材料的可行性,成功合成了六種具有較高離子液體含量、比表面積的新型離子液體超交聯(lián)多孔材料,并對(duì)其性質(zhì)進(jìn)行了表征。系統(tǒng)地研究了合成工藝參數(shù)對(duì)離子液超交聯(lián)多孔材料的離子液體含量以及孔結(jié)構(gòu)的影響。結(jié)果表明,單純的離子液體在甲縮醛為交聯(lián)劑下得到的聚合物交聯(lián)度較低或無(wú)孔,而使用兩種策略均能成功合成多孔離子液體超交聯(lián)聚合物。使用策略一合成的HP-[BzMim][Cl]-co-PhH([BzMim][Cl]= 1-芐基-3-甲基咪唑氯鹽,PhH=苯)的離子液體含量為10.51wt%,其比表面積為258m2/g。使用多鹵代芳香烴為交聯(lián)劑的超交聯(lián)策略(策略二)也可合成孔結(jié)構(gòu)豐富的離子液體超交聯(lián)聚合物,且具有較高的離子液體含量和微孔比表面積。研究表明離子液體陰離子具有芳環(huán)相對(duì)于陽(yáng)離子具有芳環(huán)更容易制備離子液體超交聯(lián)聚合物。其中,HP-[P4442][Ba]-DCX([P4442][Ba]=一乙基三丁基膦苯甲酸鹽,DCX=1,4-對(duì)二氯芐)的離子液體含量為55.51 wt%,比表面積和微孔比表面積分別為913.80和488 m2/g。對(duì)于多鹵代芳香烴為交聯(lián)劑的超交聯(lián)策略,增加反應(yīng)過(guò)程中離子液體用量可以提高材料的離子液體含量。與之相反,增加催化劑的用量會(huì)減少材料的離子液體含量。研究了所合成離子液體超交聯(lián)聚合物的乙烯乙炔吸附分離性能,采用理想溶液模型(IAST)計(jì)算了該材料對(duì)乙烯乙炔的分離選擇性,初步考察乙炔乙烯混合氣體的穿透分離性能。結(jié)果表明,離子液體超交聯(lián)聚合物具有較高的乙炔吸附容量以及乙炔/乙烯分離選擇性,高于常規(guī)超交聯(lián)聚合物,其中HP-[BzMim][Cl]-DCX的乙炔吸附容量達(dá)2.40 mmol/g。298 K,1 bar 時(shí),在 1:99 乙炔/乙烯的體系中,HP-[BPy][CBa]-DCX 和 HP-[BzMim][Cl]-DCX的乙炔乙烯IAST選擇性分別為7.56和5.98,優(yōu)于現(xiàn)有的金屬有機(jī)框架材料NOTT-300(2.15)、FeMOF-34(2.08)以及常規(guī)超交聯(lián)聚合物HP-DCX(2.81)。穿透實(shí)驗(yàn)證實(shí)其選擇性的乙炔乙烯分離能力。研究了離子液體超交聯(lián)材料對(duì)CO_2的吸附性能,探索了離子液體含量、交聯(lián)劑種類對(duì)CO_2吸附容量的影響。結(jié)果表明,采用多鹵代芳香烴為交聯(lián)劑的超交聯(lián)策略合成的離子液體超交聯(lián)聚合物具有較高的CO_2吸附量,優(yōu)于常規(guī)超交聯(lián)聚合物。1bar,298K時(shí),陰離子為苯甲酸根的HP-[P4442][Ba]-DCX的CO_2吸附量達(dá)1.80mmol/g。適當(dāng)提高材料合成過(guò)程中離子液體用量可以提高該材料的CO_2吸附容量。HP-[P4442][Ba]-DCX(2:2:2)為無(wú)孔材料,其吸附容量仍高達(dá)0.71mmol/g,高于常規(guī)離子液體多孔材料,如P(CMVIM-OAC)、P(VECImBr)。研究了離子液體超交聯(lián)聚合物對(duì)SO_2的吸附性能,通過(guò)固定床穿透實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)了該材料的動(dòng)態(tài)分離性能,并考察了該材料的循環(huán)吸附-解吸性能。研究結(jié)果表明,使用1,4對(duì)二氯芐、聯(lián)苯對(duì)二氯芐、1,3,5-三(溴甲基)苯為外交聯(lián)劑時(shí)得到的離子液體超交聯(lián)聚合物均具有較高的SO_2低壓和常壓吸附容量。在298K,S02分壓為0.1bar時(shí),HP-[BzMim][Cl]-DCX的SO_2吸附容量達(dá)到了 188mg/g,分壓為1.0bar時(shí),其SO_2吸附量高達(dá)430mg/g。固定床穿透實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該材料對(duì)SO_2/CO_2和SO_2/N2混合氣體(SO_2濃度均為2000 ppm)優(yōu)異的吸附分離性能。其中,在SO_2/CO_2混合氣流速為8.47ml/min時(shí),CO_2和SO_2在填充有HP-[BzMim][Cl]-DCX的吸附柱(04.6×50mm,0.3535g)上的穿透時(shí)間分別為5min和570 min,實(shí)現(xiàn)了痕量S02氣體的高效脫除。所裝填的吸附柱對(duì)于SO_2/CO_2和SO_2/N2混合氣的處理量分別達(dá)到了 13.66和16.55 L/g。循環(huán)吸附-脫附試驗(yàn)說(shuō)明離子液體超交聯(lián)聚合物具有較好的循環(huán)使用性能。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：O631.3;TQ028.15

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 艾石伊;;“十三五”能源路線圖分析:改革或集中在油氣電力領(lǐng)域[J];廣西電業(yè);2014年10期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前2條

1 羅亞莉;用于二氧化碳捕獲與封存的微孔聚合物材料[D];華中科技大學(xué);2013年

2 楊啟煒;離子液體為介質(zhì)萃取分離天然活性同系物[D];浙江大學(xué);2010年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

1 胡靜逸;離子液體中乙炔氫氯化反應(yīng)的研究[D];浙江大學(xué);2015年

，

本文編號(hào)：1500921