專(zhuān)利名稱(chēng)：一種吸收/吸附耦合捕集二氧化碳的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種吸收/吸附耦合捕集二氧化碳(CO2)氣體的方法，特別涉及-45°c至60°C溫度區(qū)間內(nèi)咪唑類(lèi)離子液體與沸石咪唑酯骨架材料(ZIFs)組成的吸收/吸附相耦合的方法捕集CO2氣體，屬于CO2捕集技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著世界人口的激增和工業(yè)的快速發(fā)展，大量排放的二氧化碳已經(jīng)對(duì)地球環(huán)境造成了重大的危害。為了降低其給社會(huì)和經(jīng)濟(jì)帶來(lái)的負(fù)面影響，研究高效捕集CO2的方法迫在眉睫。目前，CO2的捕集技術(shù)主要包括吸附分離法和吸收分離法。吸附分離法使用的是固態(tài)吸附劑，吸收分離法使用的是各種溶劑。離子液體吸收法是吸收分離法的一種。離子液體(Ionic Liquids, ILs)是由特定陰、陽(yáng)離子構(gòu)成的在室溫或近于室溫下呈液態(tài)的有機(jī)鹽，是一種新型的綠色溶劑。離子液體吸收法優(yōu)點(diǎn)在于CO2的資源化利用替代了傳統(tǒng)的拋棄法；離子液體具有很強(qiáng)的穩(wěn)定性、難揮發(fā)性、功能化設(shè)計(jì)性、可循環(huán)再生等優(yōu)良特性；過(guò)程中不使用水，避免了二次污染，同時(shí)能夠有效防止設(shè)備腐蝕。沸石咪唑酯骨架材料(ZeoliticImidazolateFrameworks, ZIFs)吸附法是一種有效的CO2吸附分離法。ZIFs材料吸附法的優(yōu)勢(shì)在于ZIFs材料具有大的比表面積、無(wú)機(jī)沸石的高穩(wěn)定性及金屬有機(jī)配合物的多孔性和有機(jī)功能；這種材料最大可以吸收自身體積82. 6倍的CO2 ;對(duì)0)2具有高選擇性。ZIFs是一類(lèi)極具發(fā)展前途的新型的多孔材料。目前，已有離子液體作為吸收劑捕集CO2的相關(guān)專(zhuān)利報(bào)道CN102151468(2010)、CN101468308(2007)、CN102600716 (2012)等，還沒(méi)有關(guān)于ZIFs材料作為吸附劑吸附CO2的專(zhuān)利報(bào)道。離子液體與ZIFs材料構(gòu)成新的吸附/吸收耦合體系捕集CO2的研究尚屬空白。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提出一種高效率、高選擇性的CO2氣體的捕集方法，即采用咪唑類(lèi)離子液體與沸石咪唑酯骨架材料構(gòu)成的吸收/吸附耦合方法捕集CO2氣體。本發(fā)明的技術(shù)方案如下—種吸收/吸附耦合捕集二氧化碳的方法，其特征在于，采用離子液體與金屬有機(jī)骨架材料構(gòu)成吸附/吸收耦合體系捕集CO2，采用的離子液體為咪唑類(lèi)離子液體、金屬有機(jī)骨架材料為沸石咪唑酯骨架材料(ZIFs)，將離子液體在60°C進(jìn)行真空干燥處理12小時(shí)，置于吸收器內(nèi)，在-45°C至60°C范圍內(nèi)ZIFs均勻懸浮于離子液體中，抽真空，設(shè)定吸收溫度-45°C至60°C，通入CO2氣體，攪拌進(jìn)行吸收。一般情況下，沸石咪唑酯骨架材料(ZIFs)在離子液體中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于等于20%，沸石咪唑酯骨架材料(ZIFs)在離子液體中的含量越高越好，進(jìn)一步優(yōu)選5-20%。上述通入CO2氣體攪拌進(jìn)行吸收，直至壓力保持3小時(shí)穩(wěn)定不變，則可視為吸收已達(dá)到飽和，記錄平衡壓力，CO2氣體的平衡壓力范圍為O. 2MPa與lOMPa。
其中離子液體優(yōu)選如下1-辛基-3-甲基咪唑雙三氟甲磺酰亞胺鹽(
[Tf2N])和1-辛基-3-甲基咪唑六氟磷酸鹽([OMM] [PF6])。沸石咪唑酯骨架材料(ZIFs)優(yōu)選ZIF-8，但不限于這幾種離子液體和沸石咪唑酯骨架材料。 采用質(zhì)量差量法計(jì)算CO2在體系中的溶解質(zhì)量分?jǐn)?shù)，具體操作如下準(zhǔn)確稱(chēng)量一定質(zhì)量的離子液體以及一定質(zhì)量分?jǐn)?shù)的ZIFs材料加入吸收器內(nèi)；用100-400毫升的取樣器將一定量的CO2氣體加入吸收器內(nèi)，記錄進(jìn)氣前后取樣器質(zhì)量，得到通入吸收器內(nèi)CO2的質(zhì)量(Hi1);根據(jù)平衡溫度下的CO2氣體的摩爾體積Vn、CO2氣體在離子液體中的偏摩爾體積Vg,^離子液體及ZIFs的密度，計(jì)算出吸收器內(nèi)未溶解的CO2質(zhì)量(m2)，由此得到CO2的溶解度質(zhì)量分?jǐn)?shù)
權(quán)利要求
1.一種吸收/吸附耦合捕集二氧化碳的方法，其特征在于，采用離子液體與金屬有機(jī)骨架材料構(gòu)成吸附/吸收耦合體系捕集CO2，采用的離子液體為咪唑類(lèi)離子液體、金屬有機(jī)骨架材料為沸石咪唑酯骨架材料(ZIFs)，將離子液體在60°C進(jìn)行真空干燥處理12小時(shí)，置于吸收器內(nèi)，在_45°C至60°C范圍內(nèi)ZIFs均勻懸浮于離子液體中，抽真空，設(shè)定吸收溫度-45°C至60°C，通入CO2氣體，攪拌進(jìn)行吸收。
2.按照權(quán)利要求1的方法，其特征在于，沸石咪唑酯骨架材料(ZIFs)在離子液體中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5-20%。
3.按照權(quán)利要求1的方法，其特征在于，操作溫度范圍_45°C至60°C，操作平衡壓力范圍0. 2MPa 至 IOMPa0
全文摘要
一種吸收/吸附耦合捕集二氧化碳的方法，屬于CO2捕集技術(shù)領(lǐng)域。采用離子液體與金屬有機(jī)骨架材料吸收/吸附耦合的方法捕集二氧化碳，所用的離子液體為咪唑類(lèi)離子液體，金屬有機(jī)骨架材料為沸石咪唑酯骨架材料(ZIFs)，在-45℃至60℃范圍內(nèi)沸石咪唑酯骨架材料(ZIFs)懸浮在離子液體中。沸石咪唑酯骨架材料(ZIFs)在離子液體中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為不高于20%，操作溫度范圍-45℃至60℃，操作壓力范圍0.2MPa與10MPa之間。本發(fā)明吸收效率好，綠色無(wú)污染。
文檔編號(hào)B01D53/14GK103058189SQ20131003133
公開(kāi)日2013年4月24日 申請(qǐng)日期2013年1月28日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月28日
發(fā)明者雷志剛, 朱吉?dú)J, 宋文靜, 代成娜, 陳標(biāo)華 申請(qǐng)人:北京化工大學(xué)