文 献 综 述

摘要：离子液体具有几乎无蒸气压、热稳定性、结构可设计性等独特优点，在CO₂分离领域的巨大应用潜力。探索喷雾法，鼓泡法，直流法对CH₄/CO₂分离效率的影响。

关键词：CO₂，离子液体，捕集，分离

资源、能源和环境问题成为全球重大战略性问题。大力降低工业过程的能源、资源消耗以及减少环境污染，是转变其发展方式的根本途径。由于现代化工业社会过多燃烧煤炭、石油和天然气，这些燃料燃烧后放出大量的CO₂进入大气引起的温室效应不得不引起大家的重视。CO₂具有吸热和隔热的功能。它在大气中增多的结果是形成一种无形的玻璃罩，使太阳辐射到地球上的热量无法向外层空间发散，其结果是地球表面变热起来。因此，CO₂也被称为温室气体。温室效应会带来海平面上升，气候反常，海洋风暴增多，土地沙漠化，病虫害增多等不可挽回的恶果。为减少大气中过多的CO₂，经济的可持续发展，保证人类正常生活环境都迫切地需要更为有效的CO₂捕集与分离技术^[1]。

对此，我们就烟气中的CO₂捕集、吸收进行了一些实验，希望得到更好的解决方法。在较为成熟的工业CO₂脱除工艺中，代表性的技术有无机碱液化学吸收法(多为热钾碱法)和有机胺水溶液吸收法。其优点是工艺较简单，处理量大，操作稳定^[2]。其缺点也很明显：无机碱液吸收法操作温度高^[3]，耗能高，设备腐蚀较为严重^[4]；有机胺水溶液吸收法由于吸收剂本身具有较高蒸气压，易产生VOCs和2次污染。此外，上述两种方法均以水作为溶剂，再生过程中，水易蒸发带走大量潜热，同时也会参与降解有机胺的化学反应，从而使过程能耗和成本难以降低^[5]。

近年来，离子液体(IL)作为绿色化学的代表之一^[6]在气体分离领域广受关注，研究价值和应用潜力显著。

离子液体是指全部由离子组成的液体，如高温下的KCI,KOH呈液体状态，此时它们就是离子液体。在室温或室温附近温度下呈液态的由离子构成的物质^[7]，称为室温离子液体、室温熔融盐、有机离子液体等，目前尚无统一的名称，但倾向于简称离子液体。在离子化合物中，阴阳离子之间的作用力为库仑力，其大小与阴阳离子的电荷数量及半径有关，离子半径越大，它们之间的作用力越小，这种离子化合物的熔点就越低。某些离子化合物的阴阳离子体积很大，结构松散，导致它们之间的作用力较低，以至于熔点接近室温。

离子液体的优点：(1)离子液体无味、不燃，其蒸汽压极低^[8]，因此可用在高真空体系中，同时可减少因挥发而产生的环境污染问题；(2)离子液体对有机和无机物都有良好的溶解性能，可使反应在均相条件下进行，同时可减少设备体积；3)可操作温度范围宽（-40～300℃），具有良好的热稳定性和化学稳定性^[9]，易与其它物质分离，可以循环利用。

众多研究表明，IL具有良好的吸收和分离CO₂性能^[10]。离子液体几乎无蒸气压的特性，可以有效地缓解有机胺吸收法中VOCs的排放引起的污染问题。同时，因为其良好的热稳定性，离子液体可以在较低的温度下完成解吸并循环使用。且更为重要的是可以针对CO₂气体，按照实际需求进行分子设计并合成出高吸收容量的功能化离子液体。2003年，IL作为催化剂已应用于工业生产^[11]，但作为新一代绿色的CO₂吸收剂应用于各项工业生产中，仍需进一步研究。