胺基改性离子液体资源化处理电厂烟气CO2特性研究

本项目是研究一种全新的资源化高效绿色CO2回收方式，通过分析不同胺基基团特性并结合咪唑类离子液体自身特征，借助分子轨道理论设计并合成出具有CO2吸附能力好，抗干扰能力强，再生能量小，吸附速率快，衰减缓慢的胺基改性咪唑类离子液体。利用傅立叶红外光谱（FT-IR）、质谱－色谱（GC－MS）等仪器研究功能化离子液体在吸附/再生CO2过程的反应机理，探讨多次循环产生的失效特征，提出相应处理措施。运用常规溶解理论及实验分析离子液体CO2的吸附行为及氧化特性，探讨烟气中NOx/SOx对功能化离子液体CO2吸附过程存在的竞争行为及联合脱除机制。研究烟气中水蒸汽对功能化离子液体吸附CO2的促进作用及对脱附过程的影响。通过实验探讨温度、时间、浓度等参数对吸附/脱附过程的影响，利用统计分析方法确定敏感性参数以及各参数与吸附/脱附行为的关系。最终将提出一种全新，高效，环保的化学吸收方法来捕集电厂烟气中的CO2。

首先本研究团队采用多种方法合成咪唑类离子液体，同时利用IR和1HNMR对所合成的离子液体进行特征官能团表征，确定离子液体合成最优方法及提纯过程主要影响因素。在常温常压条件下，对所合成的咪唑类离子液体开展CO2吸附性能实验，获得各离子液体CO2饱和吸附量，吸附平衡时间等参数。.基于上述研究，借助分子轨道理论对常规咪唑类离子液体进行羟基和胺基改性，合成含有羟基、伯胺以及叔胺官能团的咪唑类功能型离子液体19种。研究表明，在常温常压下，改性离子液体的CO2饱和吸附量，吸附平衡时间都有明显改善，最高可达常规离子液体3.5倍。同时对合成的功能型离子液体进行在线CO2吸收特性分析，初步确定四种具有较好的CO2吸附参数的功能型咪唑类离子液体。同时借助FTIR等测试技术研究功能型咪唑类离子液体吸附/脱附CO2反应机理，并探讨多次循环产生的官能团演化特性。.通过对筛选后功能型离子液体进行模拟烟气CO2吸收特性研究，借助常规溶解理论和官能团特性，探讨酸性气体SOx和NOx浓度等因素的影响，确定烟气中NOx/SOx对离子液体吸附过程存在竞争行为并分析了其反应机理。同时对包括反应温度、CO2分压、氧气浓度等参数对吸附/脱附过程的影响进行确定，并最终筛选出可高效环保的吸附烟气中CO2的胺基咪唑类离子液体[(CH3)2NP-bim][Tf2N]。.本项目研究期间发表论文10篇，其中SCI论文6篇，EI论文7篇，会议论文2篇。参加国际会议3人次。培养硕士研究生2名（已毕业），申请发明专利3项。.