化石燃料的燃燒為人類的生產(chǎn)和生活提供了能源,隨之排放的SO₂也嚴(yán)重危害人類生存的生態(tài)環(huán)境。工業(yè)上常用的煙氣脫硫技術(shù)中,石灰-石膏法以捕集速度快和效率高著稱,但存在著產(chǎn)生大量固廢Ca SO₄和廢水的不足。近年來興起的綠色溶劑中,離子液體和低共熔溶劑具有蒸氣壓低、穩(wěn)定性好、性能可調(diào)和氣體溶解度較好等優(yōu)良特性,在氣體吸收方面有望發(fā)展成新型吸收劑。構(gòu)建吸收容量大和性能優(yōu)良的新型SO₂吸收體系,研究其捕集SO₂的行為,為發(fā)展新型SO₂捕集工藝提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和性能指標(biāo),具有良好的理論意義和應(yīng)用價(jià)值。首先,本文以Emim Cl為氫鍵受體（HBA）,以N-甲酰嗎啉（NFM）、N-乙酰嗎啉（NAM）、DMI和NMP為氫鍵供體（HBD）,制備了一系列的低共熔溶劑（DES）。測定了上述DES的物性數(shù)據(jù)并系統(tǒng)研究了其對低壓SO₂的吸收性能,結(jié)合紅外光譜和核磁分析吸收機(jī)制。研究結(jié)果表明,Emim Cl-NFM（1:1）具有快速高效的SO₂吸收能力,293.15 ... 

【文章來源】：浙江工業(yè)大學(xué)浙江省

【文章頁數(shù)】：75 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

不同溫度下三種DES的密度粘□,EmimCl-NFM(2:1);○,EmimCl-NFigure2-2.Density(a)andviscosity(b)datemperatures:□,NFM(2:1);○,

基于離子液體的SO2吸收體系的研究17速度來看EmimCl-NMP>EmimCl-NFM>EmimCl-DMI>EmimCl-NAM。EmimCl-NMPDES和EmimCl-NFMDES吸收容量都達(dá)到了0.2gSO2/gDES以上，但是NMP比NFM的蒸氣壓要大很多，NFM在298.15K時(shí)蒸氣壓為10Pa遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于NMP的57Pa。較高的蒸氣壓通常會(huì)使DES造成大量的損失，降低了吸收能力，增加了生產(chǎn)成本，因此在接下來的實(shí)驗(yàn)中選用蒸氣壓低、黏度適中的EmimCl-NFMDES進(jìn)行。圖2-3在303.15K和1kPaSO2條件下不同HBD對SO2吸收效果的影響。▽,EmimCl-NMP;□,EmimCl-NFM;△,EmimCl-DMI;○,EmimCl-NAMFigure2-3.SO2absorptionperformancesofEmimCl-basedDESswithvariousHBDsat303.15Kand1kPa.▽,EmimCl-NMP;□,EmimCl-NFM;△,EmimCl-DMI;○,EmimCl-NAM2.5.4不同摩爾比對吸收效果的影響為了探究EmimCl-NFM比例對SO2吸收能力的影響，本實(shí)驗(yàn)合成了五組EmimCl-NFMDES，摩爾比分別為4:1、3:1、2:1、1:1和1:2，在303.15K、1kPa時(shí)，吸收結(jié)果如圖2-4所示。五種DES吸收量分別為0.281、0.272、0.245、0.202、0.162gSO2/gDES可以發(fā)現(xiàn)，SO2的吸收量隨著DES中EmimCl比例的增加而增大，但體系EmimCl-NFM（4:1）與EmimCl-NFM（3:1）吸收量差距很小，說明一直增加EmimCl的比例只能有限度的增加吸收量。此外，相同條件下，純NFM對SO2的吸收量只有0.024gSO2/gNFM。由此可見，在該DES體系中EmimCl對SO2的吸收作用起主要作用。實(shí)驗(yàn)中還發(fā)現(xiàn)，隨著EmimCl-NFMDES中EmimCl比例的增加，DES的黏度逐漸增大，吸收時(shí)間不會(huì)有明顯的縮短，甚至有一定的延長，可以發(fā)現(xiàn)，DES的高粘度對吸收過程有不好的影響。

浙江工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文18通過對黏度和吸收容量兩個(gè)參數(shù)的考察，決定在接下來的實(shí)驗(yàn)中采用粘度低、吸收容量大的EmimCl-NFM（1:1）DES。圖2-4不同摩爾比（303.15K、1kPa）對吸收效果的影響�！�,EmimCl-NFM(1:2);□,EmimCl-NFM(1:1);△,EmimCl-NFM(2:1);▽,EmimCl-NFM(3:1);○,EmimCl-NFM(4:1)Figure2-4.AbsorptionprofileofvariousEmimCl-NFMDESsat303.15Kand1kPaSO2.◇,EmimCl-NFM(1:2);□,EmimCl-NFM(1:1);△,EmimCl-NFM(2:1);▽,EmimCl-NFM(3:1)；○,EmimCl-NFM(4:1)2.5.5溫度對吸收效果的影響本節(jié)以EmimCl-NFM（1:1）體系為例，探討了溫度對SO2吸收效果的影響。如圖2-5，在SO2分壓為1kPa的條件下，當(dāng)吸收溫度從293.15K升至343.15K時(shí)，吸收量由0.22降至0.08gSO2/gDES，說明高溫不利于吸收。293.15K開始的一段時(shí)間吸收速度是低于303.15K的，這是因?yàn)轶w系在293.15K下的黏度要高于303.15K，存在氣液傳質(zhì)阻力。上述結(jié)果表明，低溫有利于吸收，高溫有利于解吸，簡單的加熱操作即可實(shí)現(xiàn)吸收劑的再生。圖中可以發(fā)現(xiàn)當(dāng)溫度越高，吸收平衡的速度就越快，因?yàn)楦邷氐沫h(huán)境下，EmimCl-NFM（1:1）DES的粘度低，氣液傳質(zhì)阻力小，速度快。但是高溫使得吸收量變小的事實(shí)使吸收過程不適合在高溫下進(jìn)行，低溫下有著較高的吸收量，同時(shí)因?yàn)轲ざ容^高使得吸收速度變慢，由此可見，吸收溫度對吸收劑吸收容量的重要性。

【參考文獻(xiàn)】：
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