基于弱質子酸的低共熔溶劑的構建及氨氣捕集性能研究
發(fā)布時間：2021-02-22 00:51
氨氣（NH3）作為一種典型的有毒有害工業(yè)廢氣,同時也是一種重要的化工原料,對其高效分離回收具有極其重要的現實意義。傳統(tǒng)的酸法或水法吸收氨氣通常會帶來污染大、能耗高、溶劑損失大、腐蝕性強等問題。而離子因成本高,粘度大也限制了其工業(yè)應用。低共熔溶劑（DESs）具有揮發(fā)性極低、酸堿可控、成本低廉和較好的熱穩(wěn)定性等優(yōu)良特征,被認為是一種高效、穩(wěn)定、易再生且低價的存儲氨氣的新型溶劑�；诖�,本論文首先測定了 NH3在常規(guī)的由氯化膽堿（ChCl）和尿素（Urea）組成的DESs的溶解度。NH3的溶解度隨壓力的增加幾乎呈線性增加,表明是物理吸收過程。最后通過亨利定律方程等計算了 DESs中NH3吸收的熱力學性質。該工作既補充了低共熔溶劑吸收氨氣的數據,也證明了低共熔溶劑是一類非常具有應用前景的NH3捕集溶劑。NH3是一種堿性氣體,因此設計適度酸性的低共熔溶劑至關重要。本文設計酸性的DESs 可以從氫鍵受體和氫鍵供體兩種物質的選擇進行調控,具體如下:第一類設計并合成了 一系列基于苯酚的弱酸性的三元DESs,該類DESs由氯化膽堿（ChCl）、苯酚（PhOH）及乙二醇（EG）三種物質混合組成;弱酸性的苯...
【文章來源】：南昌大學江西省 211工程院校
【文章頁數】：104 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
圖１．３離子液體法合成氨馳放氣ＮＨ３回收Ｉ：藝??盡竹離ｆ液體被證實具仃廣闊前最，似本身Ａ冇粘度高，合成成木大和吸收??
?第１章文獻綜述???個??１１?°?１（Ａ＋Ｂ）??．〇ｂ??閨?Ａ（＇ｓ）＋Ｉ?＼?Ｂ（ｓ）＋１??ｓｉ?Ｖ??９??ｃ??Ａ（ｓ）＋Ｂ（ｓ）??Ａ?Ｂ組分含Ｍ?Ｂ??圖１．３兩固體混合相變圖（其中，ｓ代表固體，丨代表液體；ａ點代表Ａ組分的熔點，ｂ點代??表Ｂ組分的熔點，ｃ點代表兩組分混合后的熔點）??低共熔溶劑和離丫?？液體一樣最明顯的物理特性之一梟其幾乎為岑的蒸氣壓。??因此，兩者可以代替揮發(fā)性有機化合物，避免仟何火氣污染，也避免／對工人的??相應危害或在其工業(yè)用途上產生的危險，例如蒸氣可燃性。盡管ＤＫＳ是通過混??合季銨鹽（或者非揮發(fā)性化合物ＩＬ）和揮發(fā)性化合物而形成的，因此它們的揮??發(fā)性應比純ＩＬ更大，但是研究表明相對于揮發(fā)性的有機物或者形成低共熔溶劑??的任意組分的揮發(fā)性來說都具有優(yōu)勢。??粘度是溶劑的重要物性，對于氣體吸收來說決定了吸收擴散速度，同時也決??定了本身的流動性。與離子液體類似的，低共熔溶劑的粘度大多在１０？５０００?ｃＰ??之間。粘度受溫度影響較大，隨著溫度的升高而減低。相同的低共熔溶劑的粘度??也和組分及配比相關。比如，金屬性的ＤＥＳｓ粘度普遍大于由季銨鹽與小分子有??機物（例如多元醇、酚類、有機酸等）形成的低共熔溶劑。密度溶劑是最基本的??物理性質，一般的也是隨著溫度的升高降低。同樣的形成ＤＥＳｓ的組分與配比相??關。??作為溶劑，獨特的優(yōu)勢是低共熔溶劑具有很好的溶解性，能夠溶解難溶于水??的有機物、Ｃ〇２等無機物、金屬氧化物、藥物、大量能形成氫鍵的有機物等，因??１０??
５３．２?Ｋ，線為擬合結果）??＾?４．０?／■??Ｉ?３．０－?／?＾??￥２．０－?４??ｉ??１?Ｕ）＂??（）（）＿?乂＾＾＿＿，?，?，?，?，?，?，?，?，?，???０?５０?１００?１５０?２００?２５０?３００??Ｐｒｅｓｓｕｒｅ／ｋＰａ??ｉｎ?２．４?ＮＨｄ：?ＣｈＣｌ＋ｕｒｅａ?（丨：２．５）丨丨丨的溶解度（■：?３１３．２?Ｋ，?？：?３２３．２?Ｋ，?Ａ：?３３３．２?Ｋ，?▼：??３４３．２?Ｋ，?？：?３５３．２?Ｋ，線為擬合結果）??圖２．５比較丫不同溫度下氨＾?（在各個ＣｈＣｌ＋ｕｒｅａ混合物屮的差別。結果Ｍ�。�，??在３１３．２?Ｋ下，ＮＨ３在ＣｈＣｌ＋ｕｒｅａ?（１：２．０）中的溶解度略微的高于其他兩種低熔溶??劑。該現象是因為ＣｈＣｌ＋ｕｒｅａ（ｌ?：２．０）的熔點低于其它兩者，因而相應地ＣｈＣｌ＋ｕｒｅａ??（１：２．０）液體之間的自由體枳多于其他兩者。根據韓布興等的報道｜ｙ１１，Ｃ’〇２在??ＣｌｉＣＩ＋ｕｒｅａ?（１：２．０）丨丨丨的溶解度?ｌｌｉ高?１?—在?ＣｈＣｌ＋ｕｒｅａ?（丨：丨．５）和?ＣｌＫ’ｌ＋ｕｒｅａ?（１：２．５）中??的溶解度。然而，該溶解度的差別在其他的溫度下并不明顯。ｗ而我們＂ｒ以推斷??出，在高溫條件下，分子的活性更大，溶劑中的自由體枳對度的影響??減小，反而是溶質－溶質相互作用開始控制Ｎｉｂ的溶解。由于ｒｈＣｈｍｅａ浞合物??的組成相同，它們與ＮＨ３的相互作用也相似。??值得一提的是，＾丨七在ＣｈＣｌ＋ｕｒｅａ混合物屮的溶解度比Ｃ（）２的溶解度Ａ?－個??數量級。例如，ＣｈＣｌ＋ｕｒｅａ?（１：２）在?３１３．２?Ｋ?和丨０８．２?
【參考文獻】：
期刊論文
[1]離子液體在氨氣分離回收中的應用及展望[J]. 曾少娟,尚大偉,余敏,陳昊,董海峰,張香平. 化工學報. 2019(03)
[2]低共熔溶劑的熱穩(wěn)定性研究（英文）[J]. 陳文君,薛智敏,王晉芳,蔣靜云,趙新輝,牟天成. 物理化學學報. 2018(08)
[3]低共熔溶劑及其應用研究進展[J]. 韋露,樊友軍. 化學通報. 2011(04)
[4]焦爐煤氣中氨的回收[J]. 王芬,周敏. 潔凈煤技術. 2009(04)
博士論文
[1]質子型離子液體功能調控及NH3分離研究[D]. 尚大偉.中國科學院大學(中國科學院過程工程研究所) 2018
本文編號：3045178
【文章來源】：南昌大學江西省 211工程院校
【文章頁數】：104 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
圖１．３離子液體法合成氨馳放氣ＮＨ３回收Ｉ：藝??盡竹離ｆ液體被證實具仃廣闊前最，似本身Ａ冇粘度高，合成成木大和吸收??
?第１章文獻綜述???個??１１?°?１（Ａ＋Ｂ）??．〇ｂ??閨?Ａ（＇ｓ）＋Ｉ?＼?Ｂ（ｓ）＋１??ｓｉ?Ｖ??９??ｃ??Ａ（ｓ）＋Ｂ（ｓ）??Ａ?Ｂ組分含Ｍ?Ｂ??圖１．３兩固體混合相變圖（其中，ｓ代表固體，丨代表液體；ａ點代表Ａ組分的熔點，ｂ點代??表Ｂ組分的熔點，ｃ點代表兩組分混合后的熔點）??低共熔溶劑和離丫?？液體一樣最明顯的物理特性之一梟其幾乎為岑的蒸氣壓。??因此，兩者可以代替揮發(fā)性有機化合物，避免仟何火氣污染，也避免／對工人的??相應危害或在其工業(yè)用途上產生的危險，例如蒸氣可燃性。盡管ＤＫＳ是通過混??合季銨鹽（或者非揮發(fā)性化合物ＩＬ）和揮發(fā)性化合物而形成的，因此它們的揮??發(fā)性應比純ＩＬ更大，但是研究表明相對于揮發(fā)性的有機物或者形成低共熔溶劑??的任意組分的揮發(fā)性來說都具有優(yōu)勢。??粘度是溶劑的重要物性，對于氣體吸收來說決定了吸收擴散速度，同時也決??定了本身的流動性。與離子液體類似的，低共熔溶劑的粘度大多在１０？５０００?ｃＰ??之間。粘度受溫度影響較大，隨著溫度的升高而減低。相同的低共熔溶劑的粘度??也和組分及配比相關。比如，金屬性的ＤＥＳｓ粘度普遍大于由季銨鹽與小分子有??機物（例如多元醇、酚類、有機酸等）形成的低共熔溶劑。密度溶劑是最基本的??物理性質，一般的也是隨著溫度的升高降低。同樣的形成ＤＥＳｓ的組分與配比相??關。??作為溶劑，獨特的優(yōu)勢是低共熔溶劑具有很好的溶解性，能夠溶解難溶于水??的有機物、Ｃ〇２等無機物、金屬氧化物、藥物、大量能形成氫鍵的有機物等，因??１０??
５３．２?Ｋ，線為擬合結果）??＾?４．０?／■??Ｉ?３．０－?／?＾??￥２．０－?４??ｉ??１?Ｕ）＂??（）（）＿?乂＾＾＿＿，?，?，?，?，?，?，?，?，?，???０?５０?１００?１５０?２００?２５０?３００??Ｐｒｅｓｓｕｒｅ／ｋＰａ??ｉｎ?２．４?ＮＨｄ：?ＣｈＣｌ＋ｕｒｅａ?（丨：２．５）丨丨丨的溶解度（■：?３１３．２?Ｋ，?？：?３２３．２?Ｋ，?Ａ：?３３３．２?Ｋ，?▼：??３４３．２?Ｋ，?？：?３５３．２?Ｋ，線為擬合結果）??圖２．５比較丫不同溫度下氨＾?（在各個ＣｈＣｌ＋ｕｒｅａ混合物屮的差別。結果Ｍ�。�，??在３１３．２?Ｋ下，ＮＨ３在ＣｈＣｌ＋ｕｒｅａ?（１：２．０）中的溶解度略微的高于其他兩種低熔溶??劑。該現象是因為ＣｈＣｌ＋ｕｒｅａ（ｌ?：２．０）的熔點低于其它兩者，因而相應地ＣｈＣｌ＋ｕｒｅａ??（１：２．０）液體之間的自由體枳多于其他兩者。根據韓布興等的報道｜ｙ１１，Ｃ’〇２在??ＣｌｉＣＩ＋ｕｒｅａ?（１：２．０）丨丨丨的溶解度?ｌｌｉ高?１?—在?ＣｈＣｌ＋ｕｒｅａ?（丨：丨．５）和?ＣｌＫ’ｌ＋ｕｒｅａ?（１：２．５）中??的溶解度。然而，該溶解度的差別在其他的溫度下并不明顯。ｗ而我們＂ｒ以推斷??出，在高溫條件下，分子的活性更大，溶劑中的自由體枳對度的影響??減小，反而是溶質－溶質相互作用開始控制Ｎｉｂ的溶解。由于ｒｈＣｈｍｅａ浞合物??的組成相同，它們與ＮＨ３的相互作用也相似。??值得一提的是，＾丨七在ＣｈＣｌ＋ｕｒｅａ混合物屮的溶解度比Ｃ（）２的溶解度Ａ?－個??數量級。例如，ＣｈＣｌ＋ｕｒｅａ?（１：２）在?３１３．２?Ｋ?和丨０８．２?
【參考文獻】：
期刊論文
[1]離子液體在氨氣分離回收中的應用及展望[J]. 曾少娟,尚大偉,余敏,陳昊,董海峰,張香平. 化工學報. 2019(03)
[2]低共熔溶劑的熱穩(wěn)定性研究（英文）[J]. 陳文君,薛智敏,王晉芳,蔣靜云,趙新輝,牟天成. 物理化學學報. 2018(08)
[3]低共熔溶劑及其應用研究進展[J]. 韋露,樊友軍. 化學通報. 2011(04)
[4]焦爐煤氣中氨的回收[J]. 王芬,周敏. 潔凈煤技術. 2009(04)
博士論文
[1]質子型離子液體功能調控及NH3分離研究[D]. 尚大偉.中國科學院大學(中國科學院過程工程研究所) 2018
本文編號：3045178
本文鏈接：http://www.sikaile.net/guanlilunwen/gongchengguanli/3045178.html
