摘要:为研究咪唑类离子液体脱除烟道气中SO2的规律,以1-丁基,3-甲基氯代咪唑( [Bmim]Cl)、1-丁基,3-甲基硝酸咪唑( [Bmim]NO3)、1-丁基,3-甲基氟硼酸咪唑( [Bmim]BF4) 和1-戊基,3-甲基氯代咪唑( [C5mim]Cl)4 种离子液体作为SO2吸附剂,研究了不同条件下4 种离子液体对模拟烟道气中SO2的吸附性能,并初步进行了离子液体再生脱硫试验. 利用傅立叶变换红外光谱( FTIR) 对吸附前、后和再生后的[Bmim]Cl 结构变化进行了研究. 结果表明,4 种离子液体对SO2均有吸附能力,且吸附能力为:[C5mim]Cl >[Bmim]Cl >[Bmim]NO3 >[Bmim]BF4,其中[C5mim]Cl 的累积脱硫量达到200. 8 mg / g,[Bmim]Cl的最佳脱硫温度为40. 0℃ ;3 种阴离子对脱硫性能的影响顺序为:Cl - > NO -3 > BF -4 . 在温度为90. 0℃、压强为0. 09 MPa、再生4. 0 h 后,[Bmim]Cl 的硫容从再生前的65. 9 mg / g下降到26. 5 mg / g. 脱硫过程中离子液体的结构发生了变化,它对SO2分子同时存在物理吸附和化学吸附.
SO2是形成酸雨的主要物质,其主要来源于燃煤电厂烟道气排放. 近年来,我国虽然采取了减排政策,但2005 年我国SO2排放量仍然超过2 500 万t,超过美国成为世界第一,对全球环境造成严重影响[1]. 目前主流的烟气脱硫技术均利用各种碱性吸收剂或吸附剂捕集烟气中的SO2并将之转化为较稳定的含硫化合物. 常见的烟气脱硫方法有石灰石-石膏法、氨酸法、氧化镁法、活性焦法等. 其中作为烟道气脱硫方法中应用最广泛的石灰石-石膏法脱硫技术虽然提高了脱硫效率,但脱硫过程中产生的废液废渣量大,需专门处理或利用这些副产物. 离子液体的出现,给烟气脱硫剂带来了新的发展契机. 离子液体是一种室温熔融盐,一般由较大的有机阳离子和较小的有机阴离子组成[2]. 在离子化合物中,大体积阳离子和小体积阴离子结合成多原子团,使得阴阳离子之间的库仑力较小,难以形成固体,从而在室温附近呈现液态[3 ~ 5]. 作为一种新型绿色有机溶剂,离子液体几乎无蒸气压、不挥发,对环境无污染,可以回收循环利用,且对大部分气体呈现很好的化学惰性[6 ~ 8]. 这些优异性质使离子液体可用于SO2等有害气体的吸附脱除,避免传统脱硫过程中脱硫剂消耗量大,副产物不易处置等缺陷,是一种环境友好材料,迎合了当今绿色科学研究发展的大方向,有极好的应用前景[9 ~ 11].