常规咪唑离子液体吸收CO2的热力学性能研究

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由于温室气体的大量排放，全球变暖严重威胁着人类的生存与发展。CO2是主要的温室气体，捕集和固定CO2是遏制全球变暖的重要措施。离子液体是一种环保的新型溶剂，凭借其独特的性质在气体的吸收和分离领域获得了广泛关注，被认为是一种潜力极大的CO2吸收溶剂。为了提高离子液体吸收剂的循环利用率，降低吸收成本，本文通过研究离子液体吸收CO2的热力学性能，寻找减少再生能耗的有效方法。再生能耗主要包括解析热、显热和气体带走的热量。本文主要针对解析热和显热两个方面，分别探讨了减少再生能耗的有效方法。解析热与离子液体的CO2吸收焓有着密切联系。由于阴离子在离子液体吸收CO2中占主导地位，论文首先利用量子化学计算筛选出理想吸收焓的阴离子，随后，以模拟结果为依据，实验测量了不同离子液体的CO2吸收焓，讨论了阴离子、阳离子烷基链长和温度对吸收焓的影响。最后，选取多种离子液体和有机胺，按照不同的配比混合制成复配溶剂并进行了CO2吸收实验，筛选出能够发生分层现象的复配溶剂。并利用核磁测量了上、下层溶液的成分，理论计算了复配溶剂的再生能耗。结果表明，筛选出的阴离子[AC]-的CO2吸收焓为-47.569kJ/mol，介于常规离子液体与有机胺溶液之间，是较为理想的吸收焓值。与研究的其他不同烷基链长的离子液体相比，1-丁基-3-甲基咪唑醋酸盐的吸收焓更为理想，因为随着阳离子烷基链的长度增加，离子液体的粘度会变大，CO2的吸收焓随之减小。随着温度的增加，离子液体的等量吸收焓逐渐降低。温度对吸收焓的影响小于阴离子和阳离子烷基链长度对吸收焓的影响。通过筛选出理想吸收焓的离子液体，可以有效减少再生能耗中的解析热。一定配比的复配溶剂在通入CO2后会发生分层现象，将下层的溶液作为贫液再次投入吸收塔中，上层的溶液通过解析塔解析，因为富液质量的减少，升温时所耗费的显热也大大减少，再生能耗减少约47%。

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作者
胡艺;
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作者单位

华中科技大学;

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授予单位华中科技大学;
学科新能源科学与工程
授予学位硕士
导师姓名张立麒;
年度 2018
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原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类一般性问题;大气污染及其防治;
关键词
咪唑; 离子; 液体吸收; CO2; 热力学;

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