作者/来源:张 慧1,2,陆建刚2,嵇 艳2,王连军1 (1.南京理工大学化工学院,江苏 南京 210094; 2.南京信息工程大学环境科学与工程学院,江苏 南京 210044) 日期: 2010-01-26 点击率:1861
全球变暖是由于以CO2为主的温室气体大量排放导致温室效应的加剧而造成的。目前,全世界都在积极采取措施减排CO2,我国已于2002年成为《京都议定书》的第37个签约国。从总量上看,目前我国CO2排放量已位居世界第2位。科学预测表明,到2025年前后,我国CO2排放总量可能超过美国而位居世界第1位。因此,未来我国面临的温室气体减排压力不容忽视。
在众多有效回收或减少CO2排放的先进技术中,通过物理或化学吸收完成CO2气相脱除,经吸收剂再生富集CO2的方法是近期以较简单方式实现碳资源固定回收的较好选择。目前,传统工业应用分离CO2的方法如链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,氨基易氧化导致吸收效率下降,有机溶剂挥发引起环境污染、设备腐蚀等。离子液体是由特定阳离子和阴离子构成的在室温下或近于室温下呈液态的一类新型“绿色溶剂”。由于离子液体具有性质稳定、无挥发、CO2溶解能力强、产物易于分离、循环使用性高等特点,被认为是挥发性有机溶剂的理想替代物,在CO2回收利用方面受到研究者的重视。
1 CO2在不同离子液体中的溶解性
根据离子液体的结构特点和固定/吸收机制,离子液体可分为传统离子液体(咪唑盐型、吡咯烷盐型、铵盐型、磺酸盐型等)和功能型离子液体2种。传统离子液体因借助物理作用而只能吸收较少的CO2;含有碱性基团的功能型离子液体因与CO2发生化学交互作用或反应,能比传统离子液体固定更多的CO2。
1.1 咪唑类离子液体
Blanchard等测定了高压下CO2在6种离子液体中的溶度,发现在温度313 K、压力0~9.5 MPa条件下,CO2在6种离子液体中的溶度顺序为: [bmim]PF6/[omim]PF6>[omim]BF4>[N-bupy]BF4>[bmim]NO3>[emim]EtSO4。结果表明,CO2在阴离子为氟化物的离子液体中的溶度大于在其他几种离子液体中的溶度;CO2在离子液体中的溶度受阴离子的影响较大,而受阳离子的影响相对较小。Anthony等在研究离子液体的阴阳离子结构对CO2溶度的影响过程中,也得出与之一致的结论。Chen等在研究CO2在[omim][BF4]、[hmim][BF4]、 [bmim】[BF4]中的溶度变化情况时发现,在相同阴离子的离子液体中,溶度随阳离子上取代基碳链的增加而略有增加。Shariati等用动态法测定了CO2与[emim]PF6、[bmim]BF4、[bmim]PF6、[hmim]BF4和 [hmim]PF6等离子液体在高压(达97 MPa)下的....