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摘 要

作为主要的温室气体之一，CO₂的大量排放带来了严重的环境问题。目前CO₂捕集技术主要有胺洗、离子液体、水洗等技术。各种方法都存在其局限性。本文通过结合胺洗、离子液体、水洗三种方法的优点，在高压水洗技术中引入由可再生原料胆碱和L-脯氨酸合成的氨基功能化离子液体，考察其吸收-解吸过程的速率以及容量，旨在解决高压水洗过程的“两低”问题。研究结果表明，加入30wt%[Cho][Pro]水溶液其吸收速率与MEA水溶液相当，且吸收容量能达到0.72mol/molIL，在50℃下通过氮气吹扫，解吸率能达到48.6%，但经过三次循环吸收后，其吸收容量出现大幅度降低，其稳定性将是重点解决的问题之一。

关键词：CO₂；捕集；离子液体；解吸；吸收

Choline class of ionic liquids with different ratio of CH₄ / CO₂ mixture separation efficiency research

Abstract：

As one of the major greenhouse gas, the amount of CO₂ emissions has brought the serious environmental problems. The ways of capturing CO₂ mainly include amine，ionic liquid and water washing . Various methods have their limitations. In this paper, by combining the advantages of the three methods: the amine wash, ionic liquid, water washing，etc. introducing from renewable raw materials synthesized of choline and L-proline amino functional ionic liquids in the high pressure water, inspecting its absorption - desorption rate and capacity of the process, designed to solve the problem of "two low" in the process of high pressure water washing. The results of the sturdy showing that adding 30wt % [Cho] [Pro]，its absorption rate and the MEA aqueous solution, and the absorption capacity can reach 0.72 mol/mol IL, through nitrogen purging under 50 ℃，the desorption rate can reach 48.6%, but after three times circulation absorption, its capacity of absorption reaches a slash. Its stability is one of the key problem to solve.

Key words: CO₂ Capture; Ionic liquid ; Desorption; Absorption

目录

摘要

Abstract：

第一章 绪论

1.1背景

1.2生物甲烷技术

1.3捕集CO₂的技术现状

1.3.1物理吸收法

1.3.2化学吸收法

1.3.3吸附分离法

1.3.4膜分离法

1.4离子液体及其在CO₂分离中的应用

1.5本论文的研究思路

第二章 实验部分

2.1实验原料及仪器装置

2.1.1实验原料

2.2试剂的制备

2.2.1胆碱离子液体的制备

2.3氨基酸胆碱离子液体的表征

2.3.1核磁共振氢谱

2.3.2热重分析

2.4胆碱氨基酸离子液体吸收-解吸CO₂实验

2.4.1 吸收剂的制备

2.4.2高压吸收过程

2.4.3闪蒸过程

2.4.4常压解吸过程

第三章 结果与讨论

3.1胆碱/L-脯氨酸离子液体的表征

3.1.1 核磁共振

3.1.2 TG分析

3.2 吸收-解吸性能

3.2.1 高压吸收

3.2.2 闪蒸过程

3.2.3 常压解吸过程

3.2.4 循环吸收-解吸过程

第四章 结论与展望

4.1结论

4.2展望

参考文献

致 谢

第一章 绪论

1.1背景

近年来，全球平均温度普遍升高，温室效应逐渐加重，CO₂的过度排放是造成此现象的罪魁祸首^[1]。石油、煤、天然气等化石燃料的大量使用，排出大量的CO₂废物，使大气中CO₂的含量逐年增加，造成严重的环境污染，引起全球的“温室效应”，带来一系列的负面影响。工业革命以来，由于人类大量燃烧化石燃料和毁灭森林，使全球大气中二氧化碳（CO₂）含量在百年内增加了25％^[2]。如果按目前CO₂浓度的增加速度，到2100年大气中CO2含量将比工业革命前增加一倍。从人类活动的CO₂排放源分析, 以火力发电厂为主的发电行业和其他能源转换行业占总排放量的40%,钢铁、水泥等工业行业占25.8%, 这些固定的CO₂排放源为人类提供了CO₂捕集、利用和储存的机会^[3]。

大气中温室气体含量的增加是造成全球气候变暖的主要原因。温室气体是指大气层中易吸收红外线的气体。温室气体在大气中含量不足1%。大气层中主要的温室气体包括二氧化碳、甲烷、六氟化硫、一氧化二氮、氧化亚氮、氯氟碳化合物、全氟化碳及臭氧^[4]。二氧化碳被认为是效果最显著的温室气体。并且近几十年来人类的工业化活动加剧了二氧化碳的排放量，导致了温室气体在大气中的过量聚集，加剧了温室效应。

作为当今世界最大的发展中国家．我国二氧化碳的排放量已居世界第二位，并仍在快速增长。国际社会越来越重视温室气体，尤其是CO₂的减排问题，世界各国纷纷提出发展低碳经济的政策措施，向低碳经济转型，试图抢占低碳技术的制高点。我国政府也在2009 年11 月29 日正式宣布控制温室气体排放的行动目标，决定到2020 年单位GDPCO₂ 排放比2005 年下降40% ～45%。这将作为约束性指标纳入国民经济和社会发展中长期规划，并制定相应的国内统计、监测、考核办法。

1.2生物甲烷技术

生物甲烷由沼气制得。沼气作为生物质能源的一种，在我国有近百年的应用历史。它是一种宝贵的可再生能源，可以直接用作燃料，或经重整后生产合成气。沼气经净化提纯后即为生物甲烷，作为一种生物燃气，具有清洁、高效、安全和可再生四大特征，其高效制备与综合利用是极具代表性的双向清洁过程，作为新型能源必将在能源格局中占有一席之地。

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