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《河北科技大学》 2016年
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胺类离子液体的制备及其脱硫性能实验研究

张晓飞  
【摘要】:随着国家经济的飞速发展,大气污染日益严重,SO_2的治理也成为首要任务。传统的脱硫技术容易腐蚀设备、产生废液废渣、工艺复杂、对环境造成二次污染,并且还会造成硫资源的浪费。而离子液体由于其不易挥发、稳定性高、脱硫效率高、再生性能好等优点,受到广大学者的青睐。但是离子液体粘度大、成本高等问题又限制了其在工业上的应用和推广,将离子液体与其他溶剂混合或者将其固载于多孔材料上,可以降低离子液体的粘度,增强传质,从而大大增强脱硫效果。本论文首先合成了两种离子液体三辛胺盐酸盐和三辛胺硫酸盐,采用红外光谱、核磁共振氢谱对其进行结构表征,用热重分析考察其热稳定性能。对其脱硫性能进行了研究:25℃下,离子液体三辛胺硫酸盐的饱和吸收量为0.250g SO_2/g IL(1.763mol SO_2/mol IL),三辛胺盐酸盐饱和吸收量可达0.357 g SO_2/g IL(2.174mol SO_2/mol IL)。经过6次循环使用,其吸收性能基本不变,说明其具有良好重复使用性能。离子液体对低浓度下SO_2仍然具有良好的吸收效果,在SO_2浓度0.2%时,三辛胺盐酸盐的饱和吸收量为0.053g SO_2/g IL,三辛胺硫酸盐的饱和吸收量为0.037g SO_2/g IL。将离子液体与溶剂二甲基亚砜(DMSO)混合成二元体系,对其脱硫性能进行研究:离子液体-DMSO二元体系的脱硫性能与纯的离子液体相比大大增加,25℃时,当溶剂DMSO与离子液体三辛胺盐酸盐的比例增大到4:1时,吸收量可高达1.024g SO_2/g IL-DMSO,比离子液体和DMSO的吸收性能都要好,并且离子液体-DMSO二元体系的再生性能良好,可以重复使用多次。采用浸渍法将离子液体固载于多孔材料硅胶上,并对其孔结构进行分析,发现硅胶固载化离子液体具有发达的孔隙结构。对其脱硫性能进行了研究:25℃下,固载量为0.9:1的固载化三辛胺盐酸盐的饱和吸附量可达到1.388 g SO_2/5g SiO_2,比空白硅胶的吸附量高一倍多。经过7次循环使用,硅胶固载化离子液体的吸附性能基本不变,说明其具有良好的重复使用性能。
【关键词】:二氧化硫 离子液体 二元体系 固载 硅胶 孔结构
【学位授予单位】:河北科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:X701.3;O645.1
【目录】:
  • 摘要4-5
  • Abstract5-9
  • 第1章 绪论9-21
  • 1.1 二氧化硫的危害及现状9
  • 1.2 烟气脱硫技术概述9-13
  • 1.2.1 湿法脱硫工艺10-11
  • 1.2.2 干法脱硫工艺11-12
  • 1.2.3 半干法脱硫工艺12-13
  • 1.3 离子液体脱硫研究进展13-16
  • 1.3.1 咪唑和吡啶类离子液体在脱硫中的应用13-14
  • 1.3.2 胍盐类离子液体在脱硫中的应用14-15
  • 1.3.3 胺类离子液体在脱硫中的应用15-16
  • 1.4 离子液体二元体系的脱硫研究进展16-17
  • 1.5 固载化离子液体的脱硫研究进展17-18
  • 1.6 本论文研究的主要内容18-21
  • 第2章 胺类离子液体合成及其脱硫性能研究21-33
  • 2.1 引言21
  • 2.2 实验部分21-23
  • 2.2.1 化学原料与试剂21-22
  • 2.2.2 实验仪器与设备22
  • 2.2.3 实验过程22-23
  • 2.3 实验结果与讨论23-31
  • 2.3.1 离子液体结构分析23-26
  • 2.3.2 离子液体的热稳定性26
  • 2.3.3 离子液体的脱硫性能26-30
  • 2.3.4 离子液体的重复使用性能30-31
  • 2.4 本章小结31-33
  • 第3章 离子液体-DMSO二元体系脱硫性能研究33-39
  • 3.1 引言33
  • 3.2 实验部分33-34
  • 3.2.1 化学原料与试剂33
  • 3.2.2 实验仪器与设备33-34
  • 3.2.3 实验过程34
  • 3.3 实验结果与讨论34-38
  • 3.3.1 离子液体-DMSO二元体系的粘度观察34-35
  • 3.3.2 离子液体-DMSO二元体系的脱硫性能35-37
  • 3.3.3 离子液体-DMSO二元体系的重复使用性能37-38
  • 3.4 本章小结38-39
  • 第4章 胺类离子液体的固载及其脱硫性能研究39-53
  • 4.1 引言39
  • 4.2 实验部分39-41
  • 4.2.1 化学原料与试剂39-40
  • 4.2.2 实验仪器与设备40
  • 4.2.3 实验过程40-41
  • 4.3 实验结果与讨论41-51
  • 4.3.1 硅胶固载化离子液体的扫描电镜41-43
  • 4.3.2 硅胶固载化离子液体的孔结构分析43-46
  • 4.3.3 硅胶固载化离子液体的脱硫性能46-49
  • 4.3.4 硅胶固载化离子液体的重复使用性能49-50
  • 4.3.5 二元体系与硅胶固载化离子液体脱硫性能比较50-51
  • 4.4 本章小结51-53
  • 结论53-55
  • 附录55-57
  • 参考文献57-61
  • 攻读硕士学位期间所发表的论文61-63
  • 致谢63-65
  • 个人简历65

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