離子液體吸收氨氣的應用基礎研究.pdf

1、針對現有NH3吸收技術的局限性和離子液體的幾乎不揮發(fā)、溶解性強等優(yōu)良特性,本文提出了利用離子液體固定轉化NH3、實現從工業(yè)廢氣到化工產品的資源化利用過程。系統(tǒng)地研究了常規(guī)咪唑類離子液體與NH3的相平衡關系,以期為離子液體固定轉化NH3提供了理論依據,并為離子液體數據庫提供物性和熱力學數據。
　　 (1)搭建了氣液相平衡裝置。采用靜態(tài)法和在0～1MPa壓力范圍內,分別測定了293.15K、298.15K、313.15K、323.1

2、5K、333.15K溫度下、NH3在離子液體[CnMIM][BF4](n=2,4,6,8,)中的溶解度。結果表明,氨氣在所研究的離子液體中的溶解度隨壓力的升高而升高,隨溫度的降低而升高,隨離子液體中陽離子烷基碳鏈鏈長的增加而增大。
　　 (2)建立了氨氣溶解于離子液體的熱力學模型,計算出溶解過程中的△solG、△solH、AsolS和△solCp等熱力學性質。
　　 (3)研究了水含量對氨氣在離子液體[C8MIM][BF

3、4]中溶解度的影響。測定溫度為313.15K,壓力在0～1MPa之間時,NH3在水含量分別為0.93％,21.28％,28.67％的[C8MIM][BF4]中的溶解度。研究結果表明,純[C8MIM][BF4]對氨氣的溶解能力高于少量含水的[C8MIM][BF4],并且在測定范圍內隨著水含量的增加,[C8MIM][BF4]對氨氣的溶解能力減弱。這是因為,氨氣在[C8MIM][BF4]中的溶解主要為物理吸收過程,在此過程中氨氣需占據[C8M

4、IM][BF4]結構中的空穴位置。當在[C8MIM][BF4]中加入少量的水時,水分子將占據離子液體分子間的空隙,從而導致離子液體可吸收氨氣的體積減少,所以在離子液體為主相區(qū)內隨著水含量的增加,[C8MIM][BF4]對氨氣的吸收能力減弱。
　　 (4)根據NH3的堿性以及離子液體的可設計性,合成了兩種酸性離子液體:[HSO3MIM][BF4]和[HSO3MIM][HSO4]。研究了氨氣在其中的溶解行為。結果表明,氨氣與兩種酸性