的鐵基咪唑類離子液體及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于化學(xué)工程和環(huán)境保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，尤其設(shè)及一種用于脫除煙氣中S化的 鐵基咪挫類離子液體及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 室溫離子液體（roomtemperatureionicliquids,RTIL)，簡(jiǎn)稱離子液體（IL)，是 由特定陽(yáng)離子和陰離子構(gòu)成，在室溫或近于室溫下呈液態(tài)的離子化合物。離子液體中只有 陽(yáng)離子和陰離子，不包含中性分子。運(yùn)種特殊的結(jié)構(gòu)使離子液體顯出特殊的性質(zhì)。離子液體 作為一種新興的綠色環(huán)保材料備受關(guān)注，已成為世界各國(guó)科學(xué)家探索研究的熱點(diǎn)。因?yàn)殡x 子液體具有獨(dú)特的結(jié)構(gòu)，使其擁有了許多一般溶劑無(wú)法比擬的獨(dú)特性質(zhì)：（1)蒸汽壓低、難 揮發(fā)、性質(zhì)穩(wěn)定，可應(yīng)用于高真空體系中，同時(shí)可W減少因揮發(fā)而帶來(lái)的環(huán)境污染問(wèn)題。（2) 液程范圍寬，呈液體范圍大約為-90~400°C。寬的液程區(qū)間有利于動(dòng)力學(xué)控制，給予了科 學(xué)家們更具彈性的研究空間。（3)溶解性能良好。離子液體不僅對(duì)許多無(wú)機(jī)、有機(jī)、金屬、 高分子材料有良好的溶解性，可W作為許多化學(xué)反應(yīng)的溶劑。對(duì)&、〇2、C0、C〇2、S〇2等氣體 也表現(xiàn)出良好的溶解性，不僅使離子液體可W成為加氨反應(yīng)、幾基化反應(yīng)、氧化反應(yīng)等的良 好溶劑，也為大氣污染物的治理提供了全新的研究方向。（4)電化學(xué)性能優(yōu)異，電化學(xué)窗口 可W高達(dá)4~6V。離子液體不僅具有良好的導(dǎo)電性，還很難與其他物質(zhì)發(fā)生絡(luò)合現(xiàn)象，可 W作為許多物質(zhì)的電解液，極大的促進(jìn)了電化學(xué)的發(fā)展。（5)離子液體結(jié)構(gòu)可W根據(jù)使用 者的需要設(shè)計(jì)，通過(guò)嫁接官能團(tuán)或者調(diào)整陰、陽(yáng)離子的組合，改變離子液體的理化性質(zhì)，達(dá) 到制備功能化（task-specific)離子液體的目的。因此，離子液體又被稱為"設(shè)計(jì)者溶劑"。 (6)催化活性強(qiáng)，很多離子液體可W在有機(jī)合成中充當(dāng)溶劑與催化劑的雙重角色，并且通過(guò) 離子液體可W設(shè)計(jì)的特性，改變離子液體的酸堿性可W替代傳統(tǒng)的酸堿催化劑。離子液體 也可作為相轉(zhuǎn)移催化劑進(jìn)行相轉(zhuǎn)移催化。離子液體還可W與多種金屬形成金屬配合物，作 為配位催化劑。因此，由于離子液體具有蒸汽壓低、不易揮發(fā)、熱穩(wěn)定性高、催化活性高等獨(dú) 特的理化性質(zhì)，為科學(xué)家們解決傳統(tǒng)濕法脫硫技術(shù)所存在的問(wèn)題提供了新的研究方向。公 開(kāi)號(hào)為CN104740975A公開(kāi)了一種新型高效可逆離子型氨氣吸收劑，屬于氣體分離與凈化
技術(shù)領(lǐng)域。所述的吸收劑是由化晚或咪挫及其衍生物陽(yáng)離子和含二價(jià)金屬鉆離子的陰離子 組成的路易斯酸離子液體。該吸收劑通過(guò)陰離子中二價(jià)金屬鉆離子與氨氣分子間的化學(xué)絡(luò) 合作用，W及陽(yáng)離子與氨氣分子間的氨鍵作用共同實(shí)現(xiàn)對(duì)氨氣的高效吸收，同時(shí)具有穩(wěn)定 性好，易于解吸，可多次循環(huán)使用等優(yōu)點(diǎn)，為工業(yè)含氨尾氣中氨氣的分離回收及凈化提供了 一種新型吸收劑。公開(kāi)為CN103740398B公開(kāi)了一種贓晚類離子液體催化氧化燃油脫硫的 方法，W贓晚類離子液體為催化劑，將催化劑溶解在溶劑中，再與燃油混合，攬拌條件下再 加入過(guò)氧化氨水溶液，反應(yīng)溫度為10~50°C，反應(yīng)時(shí)間為0. 5~化，反應(yīng)結(jié)束后分離出上 層油相即為脫硫后的油品。本發(fā)明方法所用催化劑催化脫硫效率高，可達(dá)到97. 1%。反應(yīng) 在常溫常壓下進(jìn)行，不需要氨氣和加壓設(shè)備，對(duì)人和環(huán)境無(wú)害。反應(yīng)結(jié)束后分離方便，只需 簡(jiǎn)單傾倒，油品回收率高。公開(kāi)號(hào)為CN102190623B公開(kāi)了一種咪挫醋酸鹽離子液體的制備 方法，包括：將咪挫面化鹽有機(jī)醇溶液與醋酸鹽有機(jī)醇溶液混合，在預(yù)定溫度下反應(yīng)；在反 應(yīng)過(guò)程中蒸除反應(yīng)體系中的部分有機(jī)醇；W及過(guò)濾反應(yīng)混合液并除去濾液中的有機(jī)醇，得 到咪挫醋酸鹽離子液體。離子液體種類繁多，使用者可W根據(jù)自己的需要改變離子液體陰、 陽(yáng)離子組合得到不同的離子液體。一般離子液體的制備方法主要有兩種：直接合成法和兩 步合成法。
[0003] 傳統(tǒng)的離子液體加熱回流制備法，制備周期長(zhǎng)、產(chǎn)率低、反應(yīng)副產(chǎn)物去除困難，而 且需要大量有機(jī)溶劑增加了產(chǎn)品成本。既不經(jīng)濟(jì)也不環(huán)保，使離子液體不能得到大規(guī)模生 產(chǎn)和工業(yè)應(yīng)用。近年來(lái)，科學(xué)家們將轉(zhuǎn)向微波輔助制備法、超聲波輔助制備法等離子液體制 備新工藝，希望通過(guò)研發(fā)一種節(jié)能，高效，無(wú)二次污染的離子液體制備方法，為離子液體的 大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用打下基礎(chǔ)。離子液體在脫除酸性氣體的研究一直都停留在依靠離子液體本 身的物理化學(xué)性質(zhì)對(duì)酸性氣體的吸附上。但是吸附過(guò)程不僅工藝要求嚴(yán)格，而且效率不高， 脫附困難，副產(chǎn)物收集利用成本高。運(yùn)些都是離子液體至今無(wú)法在脫除酸性氣體領(lǐng)域得到 大規(guī)模應(yīng)用的原因。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于提供一種用于脫除煙氣中S化的鐵基咪挫類離子液體及其制備 方法，旨在解決傳統(tǒng)的離子液體加熱回流制備法，制備周期長(zhǎng)、產(chǎn)率低、反應(yīng)副產(chǎn)物去除困 難，而且需要大量有機(jī)溶劑增加了產(chǎn)品成本，既不經(jīng)濟(jì)也不環(huán)保，使離子液體不能得到大規(guī) 模生產(chǎn)和工業(yè)應(yīng)用的問(wèn)題。 陽(yáng)〇化]本發(fā)明是運(yùn)樣實(shí)現(xiàn)的，一種用于脫除煙氣中s〇2的鐵基咪挫類離子液體，所述用 于脫除煙氣中S化的鐵基咪挫類離子液體的咪挫類離子液體中間體：鐵基前軀物摩爾比為 1:1~3,所述用于脫除煙氣中S〇2的鐵基咪挫類離子液體的陰離子W化C14的形式與咪挫 環(huán)上的氨結(jié)合在一起，為疏水性離子液體；鐵基咪挫類離子液體使用后在70°c、0. 0化ar真 空條件下再生；鐵基咪挫類離子液體是S〇2吸附劑和催化劑，去除煙氣中SO2時(shí)的脫硫體系 是鐵基咪挫類離子液體：水：乙醇質(zhì)量比為1:2:4,當(dāng)脫硫體系床層溫度低于50°C時(shí)，脫硫 活性隨溫度升高而增加。
[0006] 本發(fā)明的另一目的在于提供一種用于脫除煙氣中S化的鐵基咪挫類離子液體的制 備方法，所述用于脫除煙氣中S〇2的鐵基咪挫類離子液體的制備方法包括W下步驟：
[0007] 步驟一，取N-甲基咪挫40ml或41. 44g和氯代正下燒63ml或56. 07g放入250ml 梨形瓶中，混合，二者摩爾比為1:1. 2的比例，70°C水浴超聲波輔助回流加熱化后，反應(yīng)液 分為兩層，下層為淡黃色油狀液體，上層為白色液體，使用分液漏斗分液得下層液體，使用 等體積乙酸乙醋洗涂3次，去除未反應(yīng)的原料，將得到的離子液體置于真空干燥箱中，于 0.0化ar、90°C條件下干燥化去除殘留的乙酸乙醋，得最終產(chǎn)物怔mim]Cl，產(chǎn)率大于90% ;
[0008] 步驟二，將制得的怔mim]Cl離子液體中間體分成S份，分別放入250ml燒杯中，按 摩爾比[Bmim]Cl:化CI3? 6&0 = 1:1、1:2、1:3加入氯化鐵，在開(kāi)放的環(huán)境中磁力攬拌20h， 將所得的液體在4000r/min條件下離屯、5min，取上層液體，使用蒸饋水洗涂3次除去未反應(yīng) 的反應(yīng)物，將所得離子液體至于真空干燥箱中，于0. 07bar、90°C條件下干燥1化后，得鐵基 咪挫類離子液體。
[0009] 進(jìn)一步，所述離子液體中間體與化化'6&0按摩爾比1:2,25°C攬拌20h，洗涂、真 空干燥，得到對(duì)空氣和水都穩(wěn)定的鐵基咪挫類離子液體。
[0010] 進(jìn)一步，所述怔mim]ci采用超聲波輔助一步合成法，反應(yīng)方程式如下：
[0011]
[0012] 進(jìn)一步，所述鐵基咪挫類離子液體的制備采用常溫下攬拌一步合成法，反應(yīng)方程 式如下：
[00131 陽(yáng)014」
[0015] 本發(fā)明提供的用于脫除煙氣中S化的鐵基咪挫類離子液體及其制備方法，對(duì)S〇2具 有良好催化性能的過(guò)渡金屬化負(fù)載在離子液體怔mim]Cl上制備出具有催化作用的新型 鐵基咪挫類離子液體，探索出一種可W解決目前脫硫技術(shù)缺陷的新工藝。超聲波的引入使 1-甲基-3-下基咪挫氯酸鹽的合成由傳統(tǒng)的