胺类离子液体对二氧化碳吸收性能的研究开题报告
2020-04-20 13:00:56
1. 研究目的与意义(文献综述)
二氧化碳是导致温室效应的主要温室气体,根据国际能源署的调查,2013年,全球42%的co2的产生来自于电力和热发电[1]-[2] ,温室气体的增多产生了很多影响:大气观测时发现地表温度逐年升高,极端气候、极端天气的出现频率增大;海洋观测时发现部分层海水有明显升温趋势,90%新增的气候系统能量储存在变热的海洋及海洋上的蒸发和降水也发生了变化;冰冻圈观测时发现寒冷地区的积雪及冰川面积减少,如今co2的浓度比工业革命前水平上升了40%,主要是由于化石燃料的燃烧排放及土地利用变化的净排放,海洋的酸化也是由于吸收了部分的人为co2,排放[3],故如何减少co2的排放,co2的回收再利用受到人们的极大关注。
实现co2的捕集和封存的方法有三种:燃烧前脱碳法、富氧燃烧法和燃烧后捕集法[4]。燃烧后捕集法相对其他技术的优点是只需要对现有设备进行简单改造就能适用于现有的火力发电装置,成本低,且具有相对成熟的脱碳方案;燃烧后的脱碳技术又分为低温蒸馏技术、物理吸收技术、化学吸收法、膜分离法等[5]-[6],设计具有高选择性、高吸收速率、高去除率的吸收剂,完全脱碳处理设施对于co2的减排和控制至关重要[7],其中化学吸收法有较成熟的工艺,离子液体作为吸收剂时可以有效吸收及捕集co2 [8]。离子液体是由阴、阳离子构成,在低于100℃的范围内呈液态的有机盐[9]。与传统有机溶剂相比而言,即使在吸收的情况下,离子液体对co2的吸收也很大[10]-[11],离子液体的蒸气压极地、不易燃、热稳定性好、溶解度强、结构和性质可调节并可循环使用[12],这些特征使离子液体展现了广阔的应用前景,从而受到学术界和产业界的高度重视。
根据离子液体的结构特点和固定/吸收机制,离子液体可分为两个种类:传统离子液体(咪唑盐型、吡咯烷盐型、铵盐型、硫酸盐型等离子液体)和任务转移(功能型)液体[13]。一系列研究表明,co2在功能型离子液体中的溶解度较大。bate[14]等通过将烷基胺引入阳离子基团与咪唑类离子液体反应合成了新型的功能化离子液体,该离子液体吸收固定二氧化碳的能力较之前有了较大的提高;cadena[15]-[17]等认为可以将碱性基团如“胺基”等连接到离子液体的阴/阳离子上,既保持离子液体固有特性,又可增加co2吸收能力;maginn[18]在美国能源部就离子液体吸收二氧化碳的报告中指出含有胺基基团的功能性离子液体将在co2吸收功能上有较大突破;sun[19]等认为含有羟基官能团离子液体能加速co2转化成环状碳酸酯[20]。
2. 研究的基本内容与方案
2.1研究内容
主要筛选出对co2吸收性能较强的胺类离子液体,并完成co2在其中溶解度的测量;将聚乙二醇(peg)做为助溶剂,研究胺类离子液体-pegs二元混合体系对co2的吸收性能;选择合适的理论方程关联实验数据。
2.2研究目标
3. 研究计划与安排
(1)英文翻译、文献阅读报告及开题报告。 (第1周—第3周)
(2)总结归纳国内外离子液体对co2吸收性能的研究现状,并掌握胺类离子液体吸收co2的机理,筛选出对co2吸收性能较强的胺类离子液。
(第4周—第5周)
4. 参考文献(12篇以上)
[1] edenhofer o, pichs-madruga r, sokona y, farahani e, kadner s, seyboth k, et allpcc. summary for policymakers. in: climate change 2014: mitigation of climate change. contribution of working group iii to the fifth assessment report of the intergovernmental panel on climate change. cambridge, united kingdom and new york, ny, usa.
[2]iea. co2 emissions from fuel combustion- highlights. international energy agency; 2015.
[3]ipcc第一工作组第五次评估报告对全球气候变化认知的最新科学要点[j].冰川动图,2013,35(5):1068-1076.