论文总字数：13830字

摘 要

本论文中通过离子交换的方法，以甲醇为溶剂，制备出胆碱氨基酸离子液体，将离子液体与聚乙二醇（PEG200）以质量产比1:2比例混合，可以有效的克服离子液体高粘度、传递速率低的问题，离子液体的平衡吸收时间大幅度降低，从大于3h降低到10min，同时提高了CO₂的吸收效果，平衡吸收量从lt;0.5mol CO₂/mol ILs提高到0.6-0.7CO₂/mol ILs。胆碱氨基酸离子液体对于CH₄/CO₂，N₂/ CO₂具有较好的选择性，同时，CO₂溶解焓与溶解熵随着CO₂摩尔分数的增加而减小，通过外推法得到，该离子液体吸收体系的极限摩尔稀释焓与稀释熵均为-68.13827 KJ/mol和-0.1984 KJ/mol，H₂O的存在对离子液体的密度与粘度影响较大，当水含量（摩尔分率）增加到0.8481时，离子液体的粘度在10cp左右。

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关键词：胆碱氨基酸 离子液体 CO₂ 吸收

Preparation and properties of amino-containing task-specific ionic liquids

Abstract

In this article, choline-amino acid ionic liquids were prepared by ion exchange in methanol. The ionic liquids was mixed with PEG200 in a 1:2 mass ratio, which effectively overcame such problems as high viscosity and low transmission rate of the ionic liquids, significantly reduced their time of equilibrium absorption from around 3 h to 10 min, and increased equilibrium adsorption of CO₂ from lt;0.5 mol CO₂/mol Ils to 0.6-0.7 mol CO₂/mol Ils. And ILs exhibits good selectivity for CH₄/CO₂, N₂/CO₂ separation. Choline-amino acid ionic liquids absorbing CO₂ was substantially an exothermic reaction. Its absorbing effects decreased with increasing temperature. When the absorption temperature increased from 298.15 K to 328.15 K, Henry's coefficient in this system rose from 0.02 MPa to 0.42 MPa. Enthalpy and entropy of solution decreased with increasing mole fraction of CO₂. By extrapolation, limiting molar enthalpy and entropy of dilution of the absorption system of such ionic liquids were -68.13827 KJ/mol and -0.1984 KJ/mol, respectively. And water content has a big effect on properties of ILs, viscosity of ILs reachs 10 cp when the water content enhanced to 0.8481.

Key words: choline-amino acid; ionic liquids; carbon dioxide; absorb

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目 录

题 目：胆碱类离子液体制备及CO₂吸收性能研究 I

胆碱类离子液体制备及CO₂吸收性能研究 II

摘要 II

Abstract I

第一章 文献综述 1

1.1课题背景 1

1.2溶剂吸收法 2

1.2.1 水洗法 2

1.2.2 醇胺法 2

1.2.3热钾碱法 2

1.2.4氨洗法 3

1.3物理吸附法 3

1.4膜分离法 3

1.5离子液体 4

1.6 本文研究思路和方法 5

第二章 实验方法与表征手段 6

2.1试剂及仪器 6

2.2胆碱氨基酸离子液体制备 7

2.3胆碱氨基酸离子液体表征 7

2.3.1热重分析 7

2.3.2核磁共振氢谱 7

2.4 气体在离子液体吸收剂中的吸收效果测定 8

2.5 气体在离子液体吸收剂中的摩尔分率计算方法 8

第三章 结果与讨论 10

3.1 离子液体表征 10

3.2 气体在离子液体中的摩尔分率 11

3.3 气体在离子液体中热力学性质 13

3.4 H₂O对离子液体吸收CO₂的性能的影响 15

第四章 结论与展望 17

4.1 结论 17

4.2 展望 17

参考文献 18

致 谢 20

文献综述

1.1课题背景

近年来，由于工业过程的迅速发展，CO₂的排放量正在逐渐增加，据国际能源署最近发布的公告，2011年全球由于化石能源带来的CO₂排放达316亿吨^[1]，其中，电厂排放的CO₂占据了整个化石燃料燃烧排放量的70%^[2]，过量的CO₂带来了严重的环境问题——冰川加速融化，生物环境恶化以及极端天气频繁，这对人类的生存环境和生态平衡造成了严重危害，同时CO₂作为一种化工原料，可以转化为有用的有机物，在工业上也有一定的应用^[3]，因此，如何高效捕集CO₂一直是研究的热点问题。

温室效应的严重性迫使越来越多的国家和国际机构表示出对CO₂排放问题的关切。我国在CO₂排放方面正面临着日益增加的巨大压力，预计2030年前后CO₂排放问题有可能成为制约我国经济增长最主要的约束之一。CO₂减排是一个全球性问题，CO₂排放问题的最终解决需要依靠技术创新。除调整能源结构，重点开发低碳无碳能源（生物质能、核能、太阳能、风能等）与提高能源利用效率外，当前控制CO₂排放的主要对策是积极发展CO₂的分离捕捉封存技术。许多国家开始通过广泛的国际合作，开展了许多政府组织，研究机构和企业参与的CO₂捕集项目，随着更多项目的开展，CO₂捕集技术将逐渐成熟并被普遍接受，成为减少碳排放最重要的技术。同时CO₂作为燃烧的副产物，对其进行综合利用，不仅可提高原料总利用率，降低捕集成本，提高产品市场竞争力，而且可以为社会提供优质而丰富的CO₂产品，具有良好的社会效益和经济效益。

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