本發(fā)明涉及co2吸收技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及液體吸收co2技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

伴隨世界經(jīng)濟(jì)全球化、多樣化以及區(qū)域經(jīng)濟(jì)一體化的快速發(fā)展，氣候變暖所造成的全球性氣候?yàn)?zāi)難讓世界重新思考傳統(tǒng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式的問題。傳統(tǒng)的以“高能耗、高污染、高排放”為特征的高碳經(jīng)濟(jì)模式所產(chǎn)生的碳排放及其帶來的全球氣候變化已經(jīng)危機(jī)當(dāng)前和未來人類社會的總體福利，加快經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式轉(zhuǎn)變已成為全球經(jīng)濟(jì)發(fā)展的必然趨勢。我國近年來co2排放量居世界首位的現(xiàn)狀使得我國必須面對來自國際社會的輿論壓力，且現(xiàn)有的粗放式經(jīng)濟(jì)增長模式已經(jīng)不適應(yīng)我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需求，發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)成為改變現(xiàn)有經(jīng)濟(jì)模式的途徑，我國開始將應(yīng)對氣候變化和節(jié)能減排納入國家戰(zhàn)略。

目前研究較成熟、工業(yè)上廣泛應(yīng)用的一種處理酸性氣體的方法是化學(xué)溶劑吸收法，該方法常用胺類化合物作吸收劑。傳統(tǒng)化學(xué)吸收劑在循環(huán)過程中對co2的吸收不高、吸收劑損失較大、再生能耗高、存在系統(tǒng)腐蝕等缺點(diǎn)。因此，迫切需要一種高效環(huán)保、低能耗、無污染的co2吸收劑。相分離吸收劑是一種新型的氣體吸收體系，在與氣體反應(yīng)后，會相分離不同的相態(tài)，如液-液兩相，固-液兩相，液-液-液三相等，具有深入研究的價值和意義。

目前co2的捕獲、分離方法主要有溶劑吸收法、吸附法、膜分離法等，這些方法也各一定的缺陷而限制了其進(jìn)一步的應(yīng)用。

化學(xué)溶劑吸收法是研究較成熟、工業(yè)上應(yīng)用廣泛的一種處理酸性氣體的方法，其主要的優(yōu)點(diǎn)是：對co2分離效果好，能夠得到純度很高的co2，能處理分壓很低的co2混合氣體。當(dāng)然，也存在對設(shè)備的腐蝕性強(qiáng)，易發(fā)泡，溶劑再生能耗大等缺點(diǎn)。離子液體具有許多優(yōu)良特性，如蒸氣壓低、熔點(diǎn)低、熱穩(wěn)定性好、溶解能力強(qiáng)、不易燃燒、結(jié)構(gòu)可調(diào)等。然而，離子液體粘度較大，尤其是功能化的離子液體，在吸收co2后粘度急劇增大，因傳質(zhì)效率的下降而導(dǎo)致co2吸收效率降低。將離子液體和水復(fù)合后可以降低其粘度，然而，在吸收劑的再生過程中，由于加熱溶劑會消耗大量的能量，使再生能耗大大增加。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

首先，本發(fā)明提供了一種可相分離的co2吸收劑體系。利用吸收劑在捕獲co2后會相分離為富co2的固相以及寡co2的液相，只對富co2的固相進(jìn)行加熱解吸，避免了加熱溶劑所消耗的能量。

其次，本發(fā)明又提供了將聚氨基酸離子液體與磁性納米離子(fe3o4)復(fù)合，捕獲co2后，仍舊會發(fā)生相分離現(xiàn)象。利用外加磁場的作用，將富co2的固相快速沉降、與液相分離開來，節(jié)約了時間、提高了效率，相比于傳統(tǒng)的吸收劑，仍舊具有再生能耗低的優(yōu)勢。

本發(fā)明的吸收劑制備流程短、co2吸收/解吸操作簡單，易于工業(yè)化批量生產(chǎn)及應(yīng)用。

本發(fā)明的吸收劑對co2的吸收能力強(qiáng)、再生能耗低、綠色環(huán)保、操作簡單。

本發(fā)明提供的一種相分離的吸收co2的聚氨基酸離子液體的制備方法，包括：

1合成聚二甲基二烯丙基氯化銨(pdadmac)

稱取[66.6688g，247.41mmol]二甲基二烯丙基氯化銨溶液，[0.6g,2.63mmol]引發(fā)劑過硫酸銨(k2s2o8)、[0.0028g,7.5*10^-3mmol]絡(luò)合劑乙二胺四乙酸二鈉(edta-2na)、[0.928g,10mmol]鏈轉(zhuǎn)移劑硫代乙醇酸(tga)分別溶解于10ml超純水中。室溫下，加樣混合，磁力攪拌，并通入n2。20min后轉(zhuǎn)移至70℃水浴鍋中，反應(yīng)24h后，升溫至80℃，維持6h后，停止反應(yīng)，冷卻至室溫。旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)濃縮，之后，真空干燥48h。得聚二甲基二烯丙基氯化銨(pdadmac)。

2制備p[dadmac][oh](離子交換)

稱取[8.0835g，0.05mol]的聚二甲基二烯丙基氯化銨(pdadmac)，加入超純水40ml溶解。將清洗后的717陰離子交換樹脂加入直徑為4cm的層析柱中，加入的樹脂高度為12cm。使用超純水再對樹脂進(jìn)行清洗，3次后，記錄流下水的ph值，至保持不變。加入pdadmac水溶液，使其自然流過樹脂，記錄流下的溶液的ph值；將流下的溶液再次倒回層析柱，自然流下后記錄ph值。重復(fù)以上操作，至溶液ph值不變，則離子交換完畢，得p[dadmac][oh]溶液。

3制備聚氨基酸離子液體(p[dadmac][aa])(中和反應(yīng))

在得到的季銨堿水溶液中加入[0.05mol]氨基酸或其衍生物(以氨基酸中所含-oh量為標(biāo)準(zhǔn)，-oh摩爾量與季銨堿摩爾量相同)。n2氛圍，40℃，磁力攪拌，反應(yīng)24h。旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)濃縮，之后60℃真空干燥48h。即得產(chǎn)物聚氨基酸離子液體。

4制備聚氨基酸離子液體-磁性粒子復(fù)合物(paails-fe3o4)

配制聚氨基酸離子液體(paails)水溶液，加入fe3o4納米粒子，磁性納米粒子質(zhì)量與paails質(zhì)量比為0.03％-1％。25℃恒溫震蕩20min。

本發(fā)明另提供了一種相分離的吸收co2的聚氨基酸離子液體的使用方法，包括：

1配制聚氨基酸離子液體(paails)，向其中通入co2；

2通過離心將相分離的固液相分開，取出固相；

3將富co2固相加熱至120℃，保溫4h后取出，將解吸后的固相再次溶解于原液相。

以此方法實(shí)現(xiàn)再次進(jìn)行co2吸收、固相分離、解吸再生。循環(huán)。

優(yōu)選的，提供了一種相分離的吸收co2的聚氨基酸離子液體的使用方法，包括：

1向聚氨基酸離子液體-磁性粒子復(fù)合物(paails-fe3o4)的吸收劑液體中中通入co2；

2通過外加磁場，將相分離的固液相快速分開，取出固相；

3將富co2的固相加熱至120℃，保溫4h后取出，將解吸后的固相再次溶解于原液相。

以此方法實(shí)現(xiàn)再次進(jìn)行co2吸收、固相分離、解吸再生。循環(huán)。

附圖說明

圖1是[pdadmac][gly]、[pdadmac][gly]-fe3o4吸收co2固相沉降時間圖。

圖2是[pdadmac][trp]、[pdadmac][trp]-fe3o4吸收co2固相沉降時間圖。

圖3是不同濃度p[dadmac][trp]水溶液吸收劑捕獲co2后相分離圖。

圖4是p[dadmac][trp]吸收劑的再生循環(huán)使用性能(吸收/解吸)圖。

具體實(shí)施方式

實(shí)例一

1合成聚二甲基二烯丙基氯化銨(pdadmac)

稱取[66.6688g，247.41mmol]二甲基二烯丙基氯化銨溶液，[0.6g,2.63mmol]引發(fā)劑過硫酸銨(k2s2o8)、[0.0028g,7.5*10^-3mmol]絡(luò)合劑乙二胺四乙酸二鈉(edta-2na)、[0.928g,10mmol]鏈轉(zhuǎn)移劑硫代乙醇酸(tga)分別溶解于10ml超純水中。室溫下，加樣混合，磁力攪拌，并通入n2。20min后轉(zhuǎn)移至70℃水浴鍋中，反應(yīng)24h后，升溫至80℃，維持6h后，停止反應(yīng)，冷卻至室溫。旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)濃縮，之后，真空干燥48h。得第一步產(chǎn)物。

2制備p[dadmac][oh](離子交換)

稱取[8.0835g，0.05mol]的聚二甲基二烯丙基氯化銨(pdadmac)，加入超純水40ml溶解。將清洗后的717陰離子交換樹脂加入直徑為4cm的層析柱中，加入的樹脂高度為12cm。使用超純水再對樹脂進(jìn)行清洗，3次后，記錄流下水的ph值，至保持不變。加入pdadmac水溶液，使其自然流過樹脂，記錄流下的溶液的ph值；將流下的溶液再次倒回層析柱，自然流下后記錄ph值。重復(fù)以上操作，至溶液ph值不變，則離子交換完畢。

3制備聚氨基酸離子液體-p[dadmac][aa](中和反應(yīng))

在得到的季銨堿水溶液中加入[0.05mol]氨基酸或其衍生物(以氨基酸中所含-oh量為標(biāo)準(zhǔn)，-oh摩爾量與季銨堿摩爾量相同)。n2氛圍，40℃，磁力攪拌，反應(yīng)24h。旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)濃縮，之后60℃真空干燥48h。即得產(chǎn)物聚氨基酸離子液體(paails)。

4paails-fe3o4吸收劑的制備

配制1/10c飽和-c飽和的paails水溶液，按照磁性納米粒子質(zhì)量與paails質(zhì)量比為0.03％-1％加入磁性納米粒子。25℃恒溫震蕩20min。測試吸收劑的水合粒徑和zeta電位，確定復(fù)合情況。

5paails水溶液吸收劑的co2吸收及相分離

配制1/10c飽和-c飽和的paails水溶液，向其中通入co2。記錄通入co2前后的質(zhì)量以及ph值，并觀察相分離現(xiàn)象。

6富co2固相的解吸再生

通過離心將相分離的固液相分開，取出固相，液相不做任何處理。將富co2固相加熱至120℃，保溫4h后取出，將解吸后的固相再次溶解于原液相。再次進(jìn)行co2吸收、固相分離、解吸再生。循環(huán)。

7paails-fe3o4吸收劑的co2吸收及相分離

向paails-fe3o4吸收劑中通入co2。記錄通入co2前后的質(zhì)量以及ph值，并觀察相分離現(xiàn)象。通過外加磁場，將相分離的固液相快速分開，取出固相，液相不做任何處理。將富co2的固相加熱至120℃，保溫4h后取出，將解吸后的固相再次溶解于原液相。再次進(jìn)行co2吸收、固相分離、解吸再生。循環(huán)。

實(shí)施例二

1聚甘氨酸離子液體p[dadmac][gly]水溶液吸收劑的co2吸收及相分離

配制3mol/l的p[dadmac][gly]水溶液，取6ml吸收劑，向其中通入co2。記錄通入co2前后的質(zhì)量以及ph值，并觀察相分離現(xiàn)象。

2富co2固相的解吸再生

通過離心將相分離的固液相分開，取出固相，液相不做任何處理。將固相加熱至120℃，保溫4h后取出，將解吸后的固相再次溶解于原液相。再次進(jìn)行co2吸收、固相分離、解吸再生。循環(huán)。

3p[dadmac][gly]-fe3o4吸收劑的制備

配制3mol/l的p[dadmac][gly]水溶液，取6ml吸收劑，加入1mg的fe3o4納米粒子。25℃恒溫震蕩20min。測試吸收劑的水合粒徑和zeta電位，確定復(fù)合情況。

4p[dadmac][gly]-fe3o4吸收劑的co2吸收及相分離

向吸收劑中通入co2。記錄通入co2前后的質(zhì)量以及ph值，并觀察相分離現(xiàn)象。

5富co2固相的解吸再生

通過外加磁場，將相分離的固液相快速分開，取出固相，液相不做任何處理。將固相加熱至120℃，保溫4h后取出，將解吸后的固相再次溶解于原液相。再次進(jìn)行co2吸收、固相分離、解吸再生。循環(huán)。

實(shí)例三

1聚色氨酸離子液體p[dadmac][trp]水溶液吸收劑的co2吸收及相分離

配制0.5mol/l的p[dadmac][trp]水溶液，取6ml吸收劑，向其中通入co2。記錄通入co2前后的質(zhì)量以及ph值，并觀察相分離現(xiàn)象。

2富co2固相的解吸再生

通過離心將相分離的固液相分開，取出固相，液相不做任何處理。將固相加熱至120℃，保溫4h后取出，將解吸后的固相再次溶解于原液相。再次進(jìn)行co2吸收、固相分離、解吸再生。循環(huán)。

3p[dadmac][trp]-fe3o4吸收劑的制備

配制0.5mol/l的p[dadmac][trp]水溶液，取6ml吸收劑，加入2mg的fe3o4納米粒子。25℃恒溫震蕩20min。測試吸收劑的水合粒徑和zeta電位，確定復(fù)合情況。

4p[dadmac][trp]-fe3o4吸收劑的co2吸收及相分離

向吸收劑中通入co2。記錄通入co2前后的質(zhì)量以及ph值，并觀察相分離現(xiàn)象。

5富co2固相的解吸再生

通過外加磁場，將相分離的固液相快速分開，取出固相，液相不做任何處理。將固相加熱至120℃，保溫4h后取出，將解吸后的固相再次溶解于原液相。再次進(jìn)行co2吸收、固相分離、解吸再生。循環(huán)。

p[dadmac][gly]-fe3o4的粒徑和zeta電位表

p[dadmac][trp]-fe3o4的粒徑和zeta電位表

[pdadmac][gly]及[pdadmac][gly]-fe3o4的co2吸收能力表

[pdadmac][gly](3mol/l)吸收co2后固相沉降時間表

[pdadmac][gly]-fe3o4吸收co2后固相沉降時間表

[pdadmac][trp]的co2吸收能力表

[pdadmac][trp]吸收co2后固相沉降時間表

[pdadmac][trp]-fe3o4(0.2％)吸收co2后固相沉降時間表

[pdadmac][trp]-fe3o4(0.1％)吸收co2后固相沉降時間表

p[dadmac][gly]的co2吸收能力及相分離表