MDEA-氨基酸功能性離子液體混合水溶液吸收CO2的研究.pdf

1、大氣中二氧化碳濃度的增大是當(dāng)今最嚴(yán)峻的環(huán)境問題之一。開發(fā)一種高效經(jīng)濟(jì)的吸收劑用于捕集燃煤電廠排放的二氧化碳是二氧化碳控制與減排的重要任務(wù)。N-甲基二乙醇胺(MDEA)具有優(yōu)良的熱穩(wěn)定性能、抗氧化性能以及低再生能耗等優(yōu)點(diǎn)，但由于較低的吸收速率，在工業(yè)應(yīng)用中往往需要混合其他高吸收速率的吸收劑。本文研究的重點(diǎn)是優(yōu)化了一種具有高吸收速率的功能性氨基酸離子液體[C2OHmim]Gly的合成工藝，并考察了MDEA/[C2OHmim]Gly混合體系對(duì)

2、CO2的吸收性能和傳質(zhì)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)，為其工業(yè)應(yīng)用和推廣提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。論文取得了以下的研究成果:
　　(1)考察了合成1-羥乙基-3-甲基咪唑甘氨酸[C2OHmim]Gly的過程中，不同的工藝參數(shù)對(duì)關(guān)鍵步驟親核加成反應(yīng)得到的中間體[C2OHmim]Cl的產(chǎn)率和純度的影響，結(jié)果表明，N-甲基咪唑與2-氯乙醇以1∶1.3的摩爾比在70℃下通N2保護(hù)反應(yīng)24小時(shí)可以得到產(chǎn)率為98.32％、純度為95.04％的中間體[C2OHmim]Cl。

3、離子交換制備[C2OHmim]OH過程中，靜態(tài)法與動(dòng)態(tài)法相比，處理相同量的[C2OHmim]Cl，用時(shí)少，所用的時(shí)間是動(dòng)態(tài)法的1/4;用水量少，靜態(tài)法是是動(dòng)態(tài)法的1/2，陰離子轉(zhuǎn)化率為70％左右。以最佳合成工藝得到的[C2OHmim]Gly的產(chǎn)率為88.25％，純度可以達(dá)到97.53％。
　　(2)在MDEA/[C2OHmim] Gly混合吸收體系中，考察了不同摩爾比對(duì)CO2吸收性能的影響。當(dāng)MDEA與[C2OHmim]Gly的摩

4、爾比為8∶2時(shí)，CO2吸收速率是單一MDEA的3.7倍，且混合水溶液的CO2吸收速率隨著[C2OHmim]Gly濃度的增加而增加。[C2OHmim]Gly能夠保持MDEA在解吸能耗方面的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)能有效提高M(jìn)DEA水溶液在吸收再生吸收這一循環(huán)過程中的熱穩(wěn)定性，并進(jìn)一步提高其再生效率。摩爾比為8∶2的混合水溶液的三次再生后的再生效率達(dá)到了93.1％。相比于MDEA，MDEA/[C2OHmim]Gly具有更高的抗氧化降解能力。
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5、3)MDEA/[C2OHmim]Gly混合水溶液吸收CO2的總反應(yīng)不是MDEA、[C2OHmim]Gly單獨(dú)吸收CO2反應(yīng)的簡(jiǎn)單加和，還包括了MDEA與[C2OHmim]Gly的交互作用?？偡磻?yīng)屬于快速擬一級(jí)反應(yīng)，在323.15 K下，得到了增強(qiáng)因子E與[C2OHmim]Gly濃度的關(guān)系為:F=-32.5C2[C2OHmim]Gly+76.85C[C2OHmim]Gly+2.385,MDEA/[C2OHmim]Gly混合水溶液吸收CO2