离子液体分离CO2的研究进展

文章主要综述了功能化离子液体、支撑离子液体膜和离子液体复配溶液在CO2分离方面的应用研究进展,并在此基础上提出了离子液体用于CO2捕获需要解决的问题和应用前景。     

UV/H2O2降解活性黑5动力学研究

建立一种双曲线模型对UV/H2O2降解偶氮染料活性黑5过程进行描述,考察不同H2O2初始浓度对活性黑5去除率、瞬态.OH浓度和反应速率的影响,并利用液相色谱质谱联用分析降解中间产物。结果表明:最佳的H2O2投加量是8.824 mM,50 min后活性黑5的去除率可达94%以上。双曲线模型能较好地描述UV/H2O2降解活性黑5过程,利用该模型可估算反应过程中瞬时.OH的浓度和瞬时反应速率。     

UV/H2O2体系催化降解水中2,4,5-三氯苯酚的研究

用UV/H2O2体系催化降解2,4,5-三氯苯酚(2,4,5-TCP),并用气相色谱仪、气质联用仪、紫外可见光分光光度计检测降解效果,初步分析了催化降解机理。结果表明:2,4,5-TCP的降解过程符合准一级动力学方程;在室温、初始pH为3.00和H2O2为0.01 mol/L条件下,单个15 W紫外灯照射2,4,5-TCP 100 min后的降解率约95%;在H2O2为0.08 mol/L时,体系反应30 min后的降解率约90%;分析GC-MS图后推测出主要中间产物有1,2-苯二甲酸二(2-甲基丙基)酯和1,2-苯二甲酸单(2-乙基己基)酯,最终产物为小分子化合物。     

不同咪唑类离子液体对纤维素酶降解小麦秸秆的影响

分别合成四种离子液体:1-乙基-3-甲基咪唑磷酸二乙酯盐、1,3-二甲基咪唑磷酸二甲酯盐、氯化1-丁基-3-甲基咪唑以及1-丁基-3-甲基咪唑磺胺醋酰盐,考察其对纤维素酶降解小麦秸秆的影响。结果表明:小麦秸秆在1-乙基-3-甲基咪唑磷酸二乙酯盐中溶解度最高;随着温度的升高,小麦秸秆的溶解时间缩短,但再生得率有所下降;将再生的小麦秸秆用纤维素酶进行降解,使用1-乙基-3-甲基咪唑磷酸二乙酯盐预处理得到的再生小麦秸秆还原糖产率最高,为3.45%。     

水中碘海醇的UV/H_2O_2光化学降解

采用UV/H2O2工艺降解水中碘海醇(IOX),研究了UV强度、H2O2投加量、pH、IOX初始浓度、常见阴离子和腐殖酸对降解效果的影响。研究结果表明,UV/H2O2降解IOX的过程符合拟一级反应动力学。随UV强度的增加,IOX降解速率增加;H2O2投加量对IOX的降解速率有较大影响,当H2O2投加量为1 mmol/L时,反应速率常数达最大;中性条件更利于降解IOX;CO32-对IOX的降解速率抑制明显;腐殖酸对IOX降解也有一定抑制作用。     

NaOH和Na2CO3对磷渣水化过程的影响

采用NaOH和Na2CO3作为磷渣的激发剂。通过测定磷渣的凝结时间、化学结合水和反应率,研究碱激发剂对磷渣水化程度的影响。利用X射线衍射和扫描电镜分析,研究碱激发磷渣水化产物的物相组成和微观形貌。结果表明,这两种碱激发剂均能加快磷渣的水化速率,其中NaOH对磷渣的激发效果明显优于Na2CO3。NaOH和Na2CO3对磷渣水化过程的影响主要表现为促进磷渣玻璃体溶解,生成更多的C-S-H(B)和托贝莫来石,从而形成致密的结构。     

离子液体及其在催化CO2转化领域的研究进展

离子液体因其可调节的结构具有独特的性质,同时具有低挥发性、良好的热稳定性和化学稳定性等特点,广泛应用于吸收CO₂和催化CO₂转化领域。综述了离子液体与CO₂之间的相互作用及其在光催化转化、电催化转化、光电催化转化及光热催化转化CO₂领域的研究进展,最后对离子液体未来的发展进行了展望。     

相变离子液体体系吸收分离CO2的研究现状及展望

全球工业化的迅速发展及人口增长使得化石燃料消耗不断增加,导致二氧化碳(CO₂)排放量逐年递增,引发全球化气候问题。醇胺吸收法目前在工业CO₂捕集应用最广泛,主要以单乙醇胺、甲基二乙醇胺等水溶液为吸收剂,存在溶剂损耗大、再生能耗高等问题,开发高效低能耗的新型吸收剂是实现CO₂大规模捕集的关键。离子液体具有气体亲和性好、蒸气压低、结构性质可调等特点,其中相变离子液体体系因节能潜力大被认为是新一代CO₂吸收剂,其吸收CO₂后由均相变为互不相溶的液-液或液-固两相,再生时仅需对CO₂富相加热处理,可有效减少吸收剂再生体积,降低再生能耗。重点总结近五年相变离子液体体系在CO₂分离的研究现状和进展,对不同相变行为的液-液和液-固相变离子液体体系分类阐述和讨论,并对其发展趋势进行展望。     

咪唑类离子液体催化CO2与环氧丙烷合成碳酸丙烯酯

以N-甲基咪唑、不同链长的卤代烷烃作为原料一步法合成一系列咪唑类离子液体,并将其用于催化CO2与环氧丙烷反应。随着咪唑阳离子中N-取代烷基链的增长,催化效果呈先上升后下降的趋势。催化剂在环氧丙烷中的溶解情况也呈相同趋势,我们认为这影响了反应体系中自由阴离子浓度,从而影响催化活性。     

阴离子类型对咪唑类离子液体聚集行为及热力学的影响规律研究

采用微波辐射法,合成了系列含卤阴离子的烷基咪唑离子液体表面活性剂[C_n mim]X (n=12、14;X=Cl、Br),并用核磁氢谱(1 H NMR)对其结构进行了表征。利用表面张力法和电导率法重点测定了系列产品在水溶液界面及体相中的聚集特性。在烷基链长度相同的情况下,卤阴离子不同的系列产品最小截面积(A_(min))变化规律为A_(min(Cl~-))>A_(min(Br~-)),[C_n mim]Br表现出较好的表面活性,这归因于Br~-具有较高的极化率及空化力。在烷基链长度及温度相同的情况下,离子液体的最小表面张力(γ_(CMC))值变化规律为[C_n mim]Cl>[C_n mim]Br,而反离子结合度(β)值变化规律为[C_n mim]Br>[C_n mim]Cl。结果表明,[Cnmim]Br具有较高的降低表面张力的能力,更易吸附于气/液界面。     

B2O3改性Na2CO3催化剂用于甲醇脱氢制无水甲醛

以B₂O₃为助催化剂,采用研磨混合法改性Na₂CO₃催化剂,在固定床反应器中催化甲醇脱氢制备无水甲醛,考察催化剂的组成和反应条件等对催化反应的影响,采用XRD、TG-DTG、N₂吸附-脱附、SEM和CO₂-TPD等对催化剂进行表征。结果表明,以B₂O₃为助催化剂采用机械研磨混合法改性的Na₂CO₃催化剂,增加了催化剂的比表面积,在(10～30) nm增加了大量的孔道,平均孔径达18.44 nm,比表面积为1.65 m²·g^-1,且B₂O₃分布均匀,改性后的催化剂碱性降低,在催化甲醇脱氢制备无水甲醛的反应中,催化活性明显高于Na₂CO₃催化剂,表明B₂O₃改性Na₂CO₃催化剂能提高甲醇转化率和甲醛选择性。在B₂O₃/Na₂CO₃催化剂中B₂O₃质量分数为30%、甲醇进料质量分数为26%、反应温度为650 ℃和甲醇重时空速为2.94 h^-1条件下,甲醇转化率达59.97%,甲醛选择性达83.28%。     

钙添加剂对Na2CO3催化高铝煤焦水蒸气气化反应性的影响

以孙家壕高铝煤为实验煤样,将煤样在800℃制成煤焦,采用热重分析仪(TGA)研究了钙添加剂对孙家壕煤焦Na₂CO₃催化水蒸气气化反应性的影响。结果表明：Ca(OH)₂对孙家壕煤焦水蒸气气化具有催化作用,在对孙家壕煤焦进行800℃Ca(OH)₂催化水蒸气气化时,Ca(OH)₂的负载量在15%(质量分数,下同)时达到饱和;通过比较Na₂CO₃和Ca(OH)₂对孙家壕煤焦800℃水蒸气气化的催化活性,发现Na₂CO₃的催化气化活性比Ca(OH)₂的催化气化活性大,负载5%Na₂CO₃和10%Ca(OH)₂的孙家壕焦的800℃水蒸气气化反应性相等;添加10%Ca(OH)₂添加剂可以使负载10%Na₂CO₃的孙家壕煤焦在700℃...     

UV/K_2S_2O_8耦合降解四环素研究

研究了UV/K_2S_2O_8体系对水中四环素的降解效果。首先对比了该反应体系与UV氧化、单独K_2S_2O_8氧化对四环素的处理效果,结果表明UV能有效活化分解K_2S_2O_8,能有效去除水中的四环素。同时探讨了四环素初始浓度、K_2S_2O_8投量、反应时间、溶液初始pH对降解效果的影响,结果表明,在最佳条件下四环素的降解率达100%。同时实验结果表明,UV/K_2S_2O_8体系对四环素的降解过程符合一级动力学规律。最后探讨了UV/K_2S_2O_8技术降解四环素的机理。     

Fe~(2+)强化UV/H_2O_2降解水中喹啉的研究

采用UV/H_2O_2体系来降解水中的喹啉,研究了氧化剂投加量和溶液初始pH值对喹啉降解效果的影响,同时考察了Fe⁽²⁺⁾强化UV/H_2O_2体系对喹啉的降解率和矿化率的影响。结果表明,当喹啉初始浓度(C_0)=15 mg/L、紫外光照强度(I_0)=8.96 mW/cm(2+)强化UV/H_2O_2体系对喹啉的降解率和矿化率的影响。结果表明,当喹啉初始浓度(C_0)=15 mg/L、紫外光照强度(I_0)=8.96 mW/cm²、反应温度为25℃时,在pH=7.01、[H_2O_2]∶[QL]=40的条件下,反应60 min后,喹啉的去除率为41.11%,反应120 min后,TOC的去除率为32.89%。控制上述反应条件不变,向原反应体系中加入Fe2、反应温度为25℃时,在pH=7.01、[H_2O_2]∶[QL]=40的条件下,反应60 min后,喹啉的去除率为41.11%,反应120 min后,TOC的去除率为32.89%。控制上述反应条件不变,向原反应体系中加入Fe⁽²⁺⁾,当[Fe(2+),当[Fe⁽²⁺⁾]∶[H_2O_2]=1∶65时,喹啉和TOC的去除率分别提升至90.90%和65.07%。喹啉的降解过程符合一级动力学方程(R(2+)]∶[H_2O_2]=1∶65时,喹啉和TOC的去除率分别提升至90.90%和65.07%。喹啉的降解过程符合一级动力学方程(R²≥0.960),Fe2≥0.960),Fe⁽²⁺⁾强化前后,喹啉的降解速率常数(k_(obs))由0.008 5 min(2+)强化前后,喹啉的降解速率常数(k_(obs))由0.008 5 min^(-1)增加至0.063 8 min(-1)增加至0.063 8 min^(-1)。采用每一对数减小级电能输入(E_(Eo))指标对两种工艺的电能效率进行评估,结果表明,Fe(-1)。采用每一对数减小级电能输入(E_(Eo))指标对两种工艺的电能效率进行评估,结果表明,Fe⁽²⁺⁾的加入显著减小了UV/H_2O_2体系的电能消耗,研究结果可为实际工程提供参考。     

Nd（C2H5CO2）3·H2O热分解性质的研究

用热重分析(TG),差热分析(DTA),傅里叶红外光谱分析(FTIR)和X射线衍射(XRD)等方法研究了Nd(C2H5CO2)3.H2O的热分解性质。在流动的Ar气中加热到1200℃,水合丙酸钕的分解可以分成6个步骤。在经过脱水反应之后,Nd(C2H5CO2)3首先在250℃和292℃之间生成Nd2(C2H5CO2)4.CO3并释放出二乙基甲酮。当温度升高到315℃,伴随着CO2气体的放出,Nd(C2H5CO2)3立即分解成Nd2O(C2H5CO2)4。在424℃之前,伴随着二乙基甲酮和CO2气体产生,Nd2O(C2H5CO2)4首先分解成中间相Nd2O(CO3)2,并立即转化成分解产物Nd2O2CO3。随着温度升高到770℃,含Nd化合物完全转化成Nd2O3。研究表明,Nd(C2H5CO2)3.H2O在空气中的TG曲线和其在Ar气中的没有任何改变。但是,分解产物二乙基甲酮气体在空气中的燃烧会产生很强的放热效应。与其它稀土金属丙酸盐的热分解的研究结果比较而言,Nd(C2H5CO2)3.H2O的分解性质表现出一些有趣的特点。特别是,在其它丙酸盐中没有发现类似中间相Nd2(C2H5CO2)4.CO3的生成的情况。     

多位点离子液体聚合物催化CO2环加成反应研究

CO₂与环氧化物环加成反应制备环状碳酸酯是一条绿色经济的CO₂利用途径。针对现有CO₂与环氧化物环加成反应中非均相离子液体催化剂活性低和活性组分易流失等问题,设计制备了系列多位点离子液体超交联聚合物HCPs-[DmPhe]Br,研究了多位点协同作用、超交联聚合物组成和结构等因素对其催化CO₂与环氧化物环加成反应性能的影响。其中,同时含有双季铵-卤素离子对、羟基和叔胺结构的HCP-[DmPhe]Br-DCX离子液体超交联聚合物催化剂,在1.3 MPa, 130℃,8 h的条件下,可实现94%的碳酸丁烯酯收率,且催化剂循环稳定性好,重复使用5次,催化活性没有明显降低。另外,超交联聚合物的多孔结构以及大比表面积促进了离子液体的较好分散,使其与离子液体单体具有相当的活性。该工作对CO₂与环氧化物环加成反应高效非均相离子液体催化剂的开发与优化具有一定的借鉴意义。     

咪唑类离子液体微胶囊的CO_2吸附和扩散行为

采用高速剪切法,制备微胶囊型固载咪唑类离子液体,研究离子液体微胶囊的微观结构、CO_2吸附量、CO_2/N2选择性、稳定性以及CO_2的扩散行为。结果表明,制备的离子液体微胶囊结构完整,且微观结构的完整性和粒径是影响CO_2吸附量的主要因素。在0. 1 MPa和298 K下,气相硅胶含量24%、离子液体58. 46%、水含量8. 77%、乙二醇含量8. 77%的样品BCE24-11,其CO_2吸附量为3. 41%,达吸附平衡仅30 min,CO_2/N2选择性为17. 05,稳定性和循环使用性较好;与纯离子液体的扩散系数值(10-11m2/s)相比较,微胶囊型结构的固载离子液体具有更快的CO_2的扩散速率。     

咪唑类离子液体微胶囊的CO_2吸附和扩散行为

采用高速剪切法,制备微胶囊型固载咪唑类离子液体,研究离子液体微胶囊的微观结构、CO_2吸附量、CO_2/N2选择性、稳定性以及CO_2的扩散行为。结果表明,制备的离子液体微胶囊结构完整,且微观结构的完整性和粒径是影响CO_2吸附量的主要因素。在0. 1 MPa和298 K下,气相硅胶含量24%、离子液体58. 46%、水含量8. 77%、乙二醇含量8. 77%的样品BCE24-11,其CO_2吸附量为3. 41%,达吸附平衡仅30 min,CO_2/N2选择性为17. 05,稳定性和循环使用性较好;与纯离子液体的扩散系数值(10-11m2/s)相比较,微胶囊型结构的固载离子液体具有更快的CO_2的扩散速率。     

UV/H2O2降解城市污水处理厂尾水中低浓度DBP的研究

试验研究了UV/H2O2工艺处理模拟城市污水处理厂尾水中低浓度的DBP,考察了工艺参数和水质参数对DBP降解效果的影响。结果表明,单独UV光照或单独H2O2对DBP的降解效果远低于两者的协同作用。DBP的降解效率随着H2O2投加量的增加而增大,随着DBP初始质量浓度的增大而减小,且其光降解速率常数与其初始质量浓度成拟一级反应动力学关系。在DBP初始质量浓度为1～100μg.L-1,H2O2投加量为0.10 g.L-1,UV辐射强度为24.26μW.cm-2的条件下,反应进行30 min后,DBP降解率均可达到90%以上,且pH对其降解效果影响小。UV/H2O2工艺对于浊度低、成分复杂的城市污水处理厂尾水中低浓度的DBP去除率为85%,比去离子水中配制的DBP原水降解率低14%。     

离子液体/金属有机框架复合材料捕集分离CO2

由于全球气候变化加剧和极端天气的增加,CO₂捕集分离已经不单单具有重要的战略意义,更关乎人类的生存。近年来,用于捕集分离CO₂的新型材料层出不穷,其中,离子液体(ionic liquids,ILs)具有可调变的化学结构和独特的物理化学性质,例如低挥发性、高热稳定性和较好的溶解性,从而引起了广泛关注。同时,金属有机框架结构材料(metal-organic frameworks,MOFs)在CO₂捕集分离方面也表现出优异性能。基于此,本文总结了ILs与MOFs相结合的ILs/MOFs复合材料捕集分离CO₂的研究进展,主要包括ILs负载于MOFs材料和对MOFs进行改性的吸附分离、MOFs材料分散于ILs中形成多孔液体的吸收分离、膜分离等方法的研究现状,同时,深入探讨了各方法的优点和不足之处,并对ILs/MOFs复合材料在CO₂捕集分离中的应用前景和发展趋势进行了展望。