摘 要

目前治理有机废气的方法均有一定的适于条件，对于高浓度含苯系物的废气多采用回收工艺进行处理，实现资源回收。其中吸收法，运行成本低，简单易操作，被广泛使用，但是吸收液的选择至关重要，因此，寻找选择性强、性质稳定、能高效回收有机废气、无二次污染的绿色吸收剂，并确定其合理的吸收操作条件，已日益受到人们的重视。

本论文针对以上问题，合成制备了1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐（[Bmim]BF₄），并对其结构进行分析表征，同时评估该绿色溶剂-离子液体吸收高浓度甲苯废气的吸收效率和再生性能，以期获得最佳工艺条件。

本论文以1-甲基咪唑与溴代正丁烷为原料，采用两步合成法合成1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐（[Bmim]BF₄），通过核磁共振波谱法、红外光谱法、液相色谱法等对其进行表征测试。通过对[Bmim]BF₄的对甲苯吸收性能测试结果表明：得到了其对甲苯的去除率随时间变化而降低，一定时间达到稳定值约为62%。同时，测得其对甲苯的饱和吸附量为0.123g/g。再生五次后，对甲苯的吸收去除效率依然可以在92%以上，可多次重复再生，反复利用。

关键词：甲苯 离子液体 吸收 再生

Study on the preparation and properties of magnetic activated carbon - based adsorbent

Abstract

At present, the methods for the treatment of organic waste gas are suitable for certain conditions. For the exhaust gas with high concentration of benzene-containing compounds, the waste gas is mostly treated with a recycling process to achieve resource recovery. Absorption method, low operating cost, simple and easy operation, is widely used, but the choice of absorbing liquid is very important. Therefore, to find a green absorbent with strong selectivity, stable in nature, highly efficient recovery of organic waste gas and no secondary pollution, And to determine its reasonable absorption operating conditions, it has increasingly attracted people's attention.

In this dissertation, 1-butyl-3-methylimidazolium tetrafluoroborate ([Bmim]BF₄) was synthesized and prepared for the above problems. Its structure was analyzed and characterized. At the same time, the green solvent-ionic liquid was evaluated. Absorption efficiency and regeneration performance of high-concentration toluene exhaust gas are expected to obtain optimum process conditions.

In this dissertation, 1-butyl-3-methylimidazolium tetrafluoroborate ([Bmim]BF₄) was synthesized by 2-step synthesis using 1-methylimidazole and n-butyl bromide as raw materials. Resonance spectroscopy, infrared spectroscopy, liquid chromatography and other characterization tests. The results of the toluene absorption performance test of [Bmim]BF₄ showed that the removal rate of toluene was decreased with time, and the stable value was about 62% in a certain time. At the same time, the saturated adsorption amount to toluene was measured to be 0.123 g/g. After five times of regeneration, the removal efficiency of toluene can still be more than 90%, and it can be reused repeatedly and repeatedly.

Keywords: toluene ionic; liquid; adsorption; regeneratio

目录

摘要 I

Abstract II

第一章 引言 1

1.1研究背景 1

1.2甲苯废气的研究 1

1.3离子液体的概述 2

1.3.1离子液体的特殊性质 2

1.3.2离子液体的历史发展 3

1.4咪唑类离子液体 3

1.4.1咪唑类离子液体物化性质 3

1.4.2利用咪唑类离子液体处理 VOCs的研究现状 4

1.5本课题研究的内容和意义 4

第二章 离子液体的合成与表征 6

2.1[Bmim]BF₄的合成 6

2.1.1实验试剂与仪器 6

2.1.2实验步骤 7

2.2[Bmim]BF₄的表征测试 8

2.2.1核磁共振法 8

2.2.2 红外光谱法 9

2.2.3 液相色谱法 10

第三章 性能测试 11

3.1[Bmim]BF₄吸收甲苯的去除率 11

3.1.1 实验装置 11

3.1.2 实验步骤 12

3.1.3 实验数据 12

3.1.4 数据分析 14

3.2[Bmim]BF₄吸收甲苯的饱和吸附量 14

3.2.1 实验步骤 14

3.2.2 实验数据 15

3.2.3 数据分析 15

3.3[Bmim]BF₄吸收甲苯的再生性能 16

3.3.1 实验步骤 16

3.3.2 实验数据 16

3.3.3 数据分析 17

第四章 结论与展望 18

4.1结论 18

4.2展望 18

参考文献 19

致谢 22

第一章 引言

1.1研究背景

空气质量日益下降，雾霾天气笼罩魔都，有相关研究表明，挥发性有机物是形成雾霾天气的重要原因之一，英文全称为Volatile Organic Compounds，故简称VOCs。事实上，当空气中VOCs污染物的数值超过二氧化硫和氮氧化物的数值时，即会形成PM2.5，对人体健康有很大的危害，应该给予足够的重视。国外发达国家非常重视挥发性有机化合物的管理，建立专门机构测试挥发性有机化合物是否超标，一旦检测到超标，将受到重罚，处罚高于中国。可见，处理VOCs技术十分重要。未来绿色家园能否远离雾霾离不开对VOCs的控制和处理技术，因此，未来环保产业的发展方向必将以此为中心。

处理VOCs迫在眉急，古今中外，一批又一批的国内外学者涌入了研究VOCs污染治理技术的浪潮。在治理VOCs时，常常采用以下两种方式：传统的处理方式主要包括物理吸附法、化学燃烧法、催化吸收法、薄膜分离法、高压冷凝法等物理化学方法；另一种被称之为新技术处理，例如利用臭氧分解、利用微生物降解、利用高频波催化、光催化法等等。