作者/來源:張 慧1,2,陸建剛2,嵇 艷2,王連軍1 (1.南京理工大學化工學院,江蘇 南京 210094; 2.南京信息工程大學環(huán)境科學與工程學院,江蘇 南京 210044) 日期: 2010-01-26 點擊率:1789
全球變暖是由于以CO2為主的溫室氣體大量排放導致溫室效應的加劇而造成的。目前,全世界都在積極采取措施減排CO2,我國已于2002年成為《京都議定書》的第37個簽約國。從總量上看,目前我國CO2排放量已位居世界第2位?茖W預測表明,到2025年前后,我國CO2排放總量可能超過美國而位居世界第1位。因此,未來我國面臨的溫室氣體減排壓力不容忽視。
在眾多有效回收或減少CO2排放的先進技術中,通過物理或化學吸收完成CO2氣相脫除,經吸收劑再生富集CO2的方法是近期以較簡單方式實現(xiàn)碳資源固定回收的較好選擇。目前,傳統(tǒng)工業(yè)應用分離CO2的方法如鏈烷醇胺水溶液吸收法存在一定局限性:操作成本高,再生能耗大,氨基易氧化導致吸收效率下降,有機溶劑揮發(fā)引起環(huán)境污染、設備腐蝕等。離子液體是由特定陽離子和陰離子構成的在室溫下或近于室溫下呈液態(tài)的一類新型“綠色溶劑”。由于離子液體具有性質穩(wěn)定、無揮發(fā)、CO2溶解能力強、產物易于分離、循環(huán)使用性高等特點,被認為是揮發(fā)性有機溶劑的理想替代物,在CO2回收利用方面受到研究者的重視。
1 CO2在不同離子液體中的溶解性
根據離子液體的結構特點和固定/吸收機制,離子液體可分為傳統(tǒng)離子液體(咪唑鹽型、吡咯烷鹽型、銨鹽型、磺酸鹽型等)和功能型離子液體2種。傳統(tǒng)離子液體因借助物理作用而只能吸收較少的CO2;含有堿性基團的功能型離子液體因與CO2發(fā)生化學交互作用或反應,能比傳統(tǒng)離子液體固定更多的CO2。
1.1 咪唑類離子液體
Blanchard等測定了高壓下CO2在6種離子液體中的溶度,發(fā)現(xiàn)在溫度313 K、壓力0~9.5 MPa條件下,CO2在6種離子液體中的溶度順序為: [bmim]PF6/[omim]PF6>[omim]BF4>[N-bupy]BF4>[bmim]NO3>[emim]EtSO4。結果表明,CO2在陰離子為氟化物的離子液體中的溶度大于在其他幾種離子液體中的溶度;CO2在離子液體中的溶度受陰離子的影響較大,而受陽離子的影響相對較小。Anthony等在研究離子液體的陰陽離子結構對CO2溶度的影響過程中,也得出與之一致的結論。Chen等在研究CO2在[omim][BF4]、[hmim][BF4]、 [bmim】[BF4]中的溶度變化情況時發(fā)現(xiàn),在相同陰離子的離子液體中,溶度隨陽離子上取代基碳鏈的增加而略有增加。Shariati等用動態(tài)法測定了CO2與[emim]PF6、[bmim]BF4、[bmim]PF6、[hmim]BF4和 [hmim]PF6等離子液體在高壓(達97 MPa)下的....