微/介孔受限碱性功能化离子液体的制备及其应用于SO2的捕集

今后长期一段时间，我国将维持以煤炭为主且通过燃煤发电的能源格局，燃煤发电及燃煤锅炉将排放大量的SO2。目前烟气脱硫技术分为湿法与干法，前者技术成熟但存在规模大、投资高等问题；后者虽具有设备简单、投资和运行费用较低等优点，但固体吸收剂的硫容相对较低、催化氧化法不利于资源的利用及催化还原法效率低且易于生成H2S等原因，因而人们期望能够开发出即具有湿法脱硫的高硫容，又具有干法脱硫工艺简单、易于放大等特点的新型技术。本项目研究发展系列碱性功能化离子液体原位受限合成技术，制备出微/介孔材料受限碱性功能化离子液体复合材料并用于烟气中SO2的捕集。通过考察复合捕集材料与SO2间相互作用行为，受限离子液体本征特性、获得捕集材料的组成、结构与过程工艺间的关联规律与过程机理等新知识，不仅可以为受限功能化离子液体及其复合材料设计合成提供指导，而且可以为离子液体工业化应用和脱硫过程工艺及技术提供另一种选择。

二氧化硫是大气的主要污染物，可引起酸雨等环境问题，给人类的生存环境和健康造成巨大的威胁。如何采取有效的措施减少SO2排放量，成为了全人类面临的一大难题。本论文设计、合成了一类新型双硅氧烷咪唑离子液体，并采用MS和FT-IR两种手段对其加以表征，结果显示该方法合成的目标离子液体的产率达95 %以上。通过溶胶-凝胶法将离子液体组分固载于分子筛SBA-15的孔道骨架中，从而得到有机-无机杂化材料，采用SXRD、FT-IR、BET、TG、TEM和元素分析等表征证实所得杂化材料热稳定性良好。将此杂化材料应用于模拟烟气中SO2（8.10 %）的捕集，结果显示吸收量为35.99 mL/g ILs@SBA-15。通过调节杂化材料中离子液体的含量其对SO2吸收容量随着离子液体投料量的增加呈现先增加后减少的趋势。此外，杂化材料在惰性氛围下加热吹扫就能实现对已吸收SO2的脱附，且循环使用10次杂化材料对SO2的吸收容量仍有33.77 mL/g ILs@SBA-15，显示了良好的循环使用性能。因此本研究可以为离子液体固载化研究及环境中污染气如SO2，H2S和CO2等酸性气体的治理提供参考。