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摘 要

自化石燃料被发现以来，其使用率逐年升高。它极大的改变了人类的生活方式，。但也导致了难以计量的二氧化碳排入大气中。随之引发的温室效应等系列生态环境问题，也是举世瞩目的焦点问题。我们致力于开发更为高效的捕集分离CO₂的技术，来解决这一难题。

离子液体(ILs)具有很多可观的性质，所以备受关注用于捕集CO₂的研究。其优点包括基本不计的蒸气压，热稳定性高，结构可调节等。本文旨在研究利用吸附的方法，通过对介孔硅胶担载[N₁₁₁₁] [Gly]离子液体来捕集分离CO₂。

首先我们将[N₁₁₁₁] [Gly]离子液体担载到介孔硅胶上：采用一步合成法制备[N₁₁₁₁] [Gly]离子液体，然后再采用浸渍-挥发法可得到目标产物[N₁₁₁₁] [Gly]离子液体。并采用红外分析法，热重分析法对吸附剂进行表征。

然后利用动态吸附法（固定床）测定吸附剂的吸附容量，分别考察了不同担载量，不同温度，不同水分下（水浴鼓泡法）的吸附情况：由实验结果我们可以得到当担载量为40%时吸附性能最好；随着温度对CO₂的吸收是不利的；水分含量越多对CO₂的吸收也是不利的。最后对不同担载量，不同温度下的CO₂吸附行为采用失活模型进行分析了，实验结果与两个参数的失活模型是完全拟合的。

关键词： 硅胶 离子液体 吸附 二氧化碳

The research of Mesoporous Silica Supported [N₁₁₁₁] Gly ionic liquid absorption of CO₂

Abstract

Since fossil fuels have been discovered, their use has increased year by year. It has greatly changed the way of human life. But also led to difficult to measure the amount of carbon dioxide into the atmosphere. Followed by the greenhouse effect caused by a series of ecological and environmental problems, but also the focus of attention in the world. We are committed to the development of more efficient capture and separation of CO₂ technology to solve this problem.

The ionic liquid (ILs) has a lot of considerable properties, so much attention has been paid to the study of CO₂ capture. Its advantages include essentially no vapor pressure, high thermal stability, structural adjustment and so on. This paper aims to study the use of adsorption methods, Separation of CO₂ by trapping silica gel-supported ionic liquids.

First, The [N₁₁₁₁] [Gly] ionic liquid was prepared by one-step synthesis, and then the impregnated-volatilization method was used to obtain the target product [N₁₁₁₁] [Gly] ionic liquid. And the adsorbent was characterized by infrared analysis and thermogravimetric analysis.

The adsorption capacity of the adsorbent was then determined by dynamic adsorption (fixed bed)，The adsorption conditions of different loading, different temperature and different water (water bath bubbling method) were investigated respectively. By the experimental results we can get when the loading capacity of 40% when the best adsorption performance; With the temperature of the absorption of CO₂ is detrimental; The higher the moisture content is also detrimental to CO₂ absorption. Finally, the inversion model of CO₂ adsorption at different temperatures and different temperatures was analyzed. The experimental results are fully fitted with the inactivation model of the two parameters.

Key words: Silica gel、ionic liquid 、Adsorption 、CO₂

目 录

摘要 I

Abstract II

第一章 文献综述 1

1.1课题背景 1

1.1.1二氧化碳排放现状 1

1.1.2二氧化碳的主要排放源和组成 1

1.2二氧化碳的捕集技术 1

1.2.1 溶剂吸收法 2

1.2.2 膜分离法 2

1.2.3 吸附法 2

1.2.4离子液体吸收CO₂ 3

1.2.4.1常规离子液体吸收CO₂ 3

1.2.4.2功能化离子液体吸收CO₂ 3

1.3本文的内容与创新点 4

第二章 实验部分 6

2.1实验试剂 6

2.2实验仪器 6

2.3四甲基铵氨基酸盐的合成 6

2.4吸附剂的制备与表征 7

2.5 CO₂吸附性能实验 7

第三章 结果与讨论 9

3.1吸附剂的表征结果分析 9

3.1.1 红外分析 9

3.1.2 热重分析 10

3.1.3 N₂吸脱附 10

3.2 SG-[N₁₁₁₁][Gly]对CO₂的吸附性能 11

3.2.1 [N₁₁₁₁][Gly]负载量的影响 11

3.2.2温度的影响 12

3.3.3水的影响 14

3.3吸附穿透曲线的研究 15

第四章 结论与展望 20

4.1结论 20

4.2 展望 21

参考文献 22

致 谢 24

第一章 文献综述

1.1课题背景

1.1.1二氧化碳排放现状

自上个世纪90年代以来，随着工业化进程，能源需求正不断增长。二氧化碳（CO₂）的捕集和分离，正逐步成为改善环境工作的焦点。目前的使用最广泛是醇胺法与热K₂CO₃法。尽管随着技术不断发展优化，上述方法仍存在诸多难以解决的问题。如吸附剂较大的挥发性造成的实验生产装置腐蚀损耗，和二次污染^[1]。由于受到这个威胁全球生态环境平衡问题的压迫，在这种压力下，全球各国已经制定了相应的政策，最为突出的是欧盟已经举起了最新的防止全球变暖的旗帜，就是尽最大努力将全球的平均温度控制在与工业革命时期相比的情况下不超过那时平均温度的2度，这就意味着在2050年之前将二氧化碳的排放量控制在1990年二氧化碳排放量的75%，如果可能的话甚至要降低到1990的50%^[2]。

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