毕业论文：[N1111][Gly]水溶液及[N1111][Gly] +AMP混合液吸收CO2的再生性能

本科毕业论文
毕业论文：[N1111][Gly]水溶液及[N1111][Gly] +AMP混合液吸收CO2的再生性能
院（系） 化工学院
专 业 环境科学
届 别 2012届

[N1111][Gly]水溶液及[N1111][Gly]+AMP混合液吸收CO2的再生性能
摘 要
二氧化碳（CO2）的排放不仅导致全球变暖，并给环境带来了重大的危害，同时，CO2也是一种资源，鉴于此，开发出一种新型高效的吸收剂富集分离烟道气中CO2正越来越引起人们的关注。本文以氨基功能化离子液体四甲基铵甘氨酸[N1111][Gly]水溶液，及其与2-氨基-2-甲基-1-丙醇（AMP）的混合溶液为吸收剂，测定该离子液体吸收CO2前后物性参数的变化，并采用减压旋蒸法，研究其吸收CO2后饱和富液的再生性能。结果表明，两种吸收剂吸收了CO2导致粘度的增加、pH值的下降。15%[N1111][Gly]溶液和0.95 mol/L AMP+0.3 mol/L [N1111][Gly]混合溶液的最佳再生温度和再生时间分别为348 K和240 min以及328K和240min。经3次吸收-再生循环实验，发现15%[N1111][Gly]溶液的初次/二次/三次再生效率分别为92.99%，88.89%和82.46%；而[N1111][Gly]+AMP混合溶液的初次/二次/三次再生效率分别为93.23%，90.00%和87.31%。由此可知，[N1111][Gly]+AMP 混合溶液的再生循环性能优于单一[N1111][Gly]溶液，表现出较好的工业应用潜能。

关键词：离子液体；四甲基铵甘氨酸；CO2；AMP；再生效率；


Regeneration performance of aqueous [N1111][Gly]
and mi*ed aqueous solution of [N1111][Gly] and AMP
Abstract
Carbon dio*ide emissions not only lead to global warming, bringing the significant harm to the environment, but carbon dio*ide is a k
……（新文秘网https://www.wm114.cn省略1620字，正式会员可完整阅读）……　
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2.4.2 AMP吸收CO2的研究进展 9
第3章 实验部分 11
3.1实验装置与流程 11
3.1.1鼓泡吸收装置 11
3.1.2减压再生装置 11
3.1.3 酸解法装置 12
3.2实验药品、仪器 13
3.3分析方法 13
3.3.1 CO2吸收速率测定 13
3.3.2再生效率及相关的测定 14
3.4 实验步骤 14
第4章 实验结果与讨论 16
4.1 吸收前后吸收液物理性质的变化 16
4.2 [N1111][Gly]单一溶液的再生研究 17
4.2.1 最佳再生温度的确定 17
4.2.2最佳再生时间的确定 18
4.2.3 几种胺再生效率的对比 18
4.2.4 富液再生循环吸收CO2 19
4.3 AMP+[N1111][Gly]混合溶液再生性能的研究 20
4.3.1最佳再生温度的确定 20
4.3.2最佳再生时间的确定 21
4.3.3 几种胺再生效率的对比 21
4.3.4 富液再生循环吸收CO2 22
第5章 结论和建议 24
5.1 结论 24
5.2 建议和展望 24
参考文献 26
致谢 29
















第1章 前言
1.1 选题依据
作为全球变暖“元凶”之一的CO2，是世界上人为排放量最大的温室气体。大量CO2的排放不仅导致全球变暖，并给环境带来了重大的危害：南北两极冰川融化致使海平面上升，还导致气候干旱，土地沙漠化，各种自然灾害和人类疾病也愈演愈烈，这种温室效应己经严重危害到人类的生存环境和健康安全[1]。但从另外一个角度来看，CO2也是重要的原材料，如果对CO2进行捕集、贮存与利用，既减少CO2的排放，又可以做到物尽其用，所以，世界各国越来越关注CO2的排放并致力于研究把作为“潜在资源”CO2加以回收利用。
利用化学吸收剂吸收CO2是目前最常用最成熟的分离富集CO2的方法之一。其中，有机胺水溶液吸收法是脱除CO2最主要的方法，但因醇胺溶液的挥发性，使分离出来的CO2含有水分和腐蚀性有机胺化合物，对后序设备的腐蚀较严重。因此，寻找和开发既能高效吸收又不易挥发的绿色CO2固定吸收剂，已成为当今研究CO2固定、转化和利用的重要课题之一。
近年来，离子液体（IL）作为绿色化学的代表之一[2,3]在气体分离领域广受关注，研究价值和应用潜力显著。离子液体几乎无蒸气压的特性，可以有效地缓解有机胺吸收法中VOCs（挥发性有机物）的排放引起的污染问题。同时，因为其良好的热稳定性[4]，离子液体可以在较低的温度下完成解吸并循环使用。且更为重要的是：可以针对CO2气体，按照实际需求进行分子设计并合成出高吸收容量的功能化离子液体[5]。因此，利用离子液体固定CO2已引起各国学者的广泛关注。
然而，用离子液体来吸收CO2的研究只是处于实验阶段，所以，我们需要从众多的离子液体中筛选出高效的吸收剂，只有吸收速率快、吸收容量大、再生能耗低的吸收溶液才具有较高的实际应用价值。
综上所述，本项目根据文献选用一种固定CO2具有较快吸收速率及较高吸收负荷的氨基功能化离子液体四甲基铵甘氨酸（[N1111][Gly]）来固定CO2，以克服传统有机胺挥发及腐蚀设备的缺陷。同时由于其黏度通常较高且价格昂贵，本研究将其与水或其他吸收剂复配使用，可有效解决这些问题。且考虑到[N1111][Gly]吸收CO2的速率较快，这可能意味[N1111][Gly]吸收CO2后的再生能耗会较高，本项目选用一种具有较高吸收负荷及再生能耗低的空间位阻胺2-氨基-2-甲基-1-丙醇（AMP）与[N1111][Gly]复配混合，组成新型的CO2吸收剂。因此本研究将从吸收和再生两个方面来考察氨基功能化离子液体[N1111][Gly]水溶液及[N1111][Gly]+AMP混合溶液对CO2的再生性能，为离子液体在烟气处理的应用提供基础数据。
根据实验小组研究发现15% [N1111][Gly]和0.3 mol/L [N1111][Gly]+0.95 mol/L AMP混合溶液吸收CO2具有较快吸收速率，如图1.1和1.2所示。

图1.1 吸收速率随时间变化曲线图


图1.2 吸收速率随时间变化曲线图

所以，本文将主要考察质量分数15%的单一[N1111][Gly]水溶液及0.3mol/L [N1111][Gly]+0.95 mol/L AMP混合溶液吸收CO2的饱和富液再生效率与温度及时间的关系，以及在相关再生条件下溶液的重复吸收能力，探究其工业应用的可行性。




1.2 研究内容
1) [N1111][Gly]水溶液及[N1111][Gly]+AMP混合液物性参数的测定
测定[N1111][Gly]水溶液吸收CO2前后粘度及pH值的变化。
2) [N1111][Gly]溶液与[N1111][Gly]+AMP混合溶液吸收CO2的再生性能研究
包括：i）分别确定[N1111][Gly]水溶液和[N1111][Gly]+AMP混合溶液吸收饱和富液在减 压条件下的再生温度及再生时间；ii）考察上述吸收液的循环再生使用性能；iii）与常 用有机胺的再生性能进行比较。













第2章 文献综述
2.1温室效应与CO2
温室气体指的是允许来自太阳的可见光射到地面同时也会阻止地面重新辐射出来的红外光返回外空间的气体，即大气中能吸收地面反射的太阳辐射，并重新发射辐射的一些气体，如水蒸气、CO2、大部分制冷剂等都称为温室气体。它们的作用是使地球表面变得更暖，类似于温室截留太阳辐射，并加热温室内空气的作用。这种温室气体使地球变得更温暖的影响称为“温室效应”[6]。
表1.1 大气中具有温室效应的气体
气体 大气中体积分数/10-9 年平均增长率/%
CO2 344000 0.4
甲烷 1650 1.0
一氧化碳 304 0.25
二氯乙烷
臭氧
氟利昂-11
氟利昂-12
四氯化碳 0.13
不定
0.23
0.4
0.125 7.0
不定
5.0
5.0
1.0
注：本表摘自俊腾博俊，1990。

近30年的分析结果表明：除CO2外，甲烷、一氧化二氮、氟里昂及其它具有强烈温室效应的气体，都在与日俱增（见表1.1）。与CO2相比，其它温室气体的温室效应更高，一个甲烷分子的温室效应是一个CO2分子的21倍，氧化亚氮为206倍，氟氯碳化物则为数千倍到一万多倍，不过由于CO2含量远大于其它气体，因此它的温室效应最大。
在地球温暖化问题中扮演重要角色的CO2排放80%起因是世界人口急剧增加、各国工业化进程日益加快，对化石燃料需求迅速增加，因此造成煤炭、石油、天然气等化石燃料的消费急剧增加，从而导致CO2排放量的相应增加。现在大气中每年残留的碳素约为30亿吨[7]，2/3来源于化石燃料的消费，其余l/3来源于森林采伐引起的吸收源减少。大气中CO2浓度不断上升：1896年约为296 ppm，1960年约为320 ppm，2000年增至370 ppm。
气候变暖和化石能源燃烧释放CO2有着密不可分的关系，而现在世界能源消费90%来自化石燃料且只要经济开发持续进行能源消费就是必须的，与此相关的CO2排放是不可避免的。从这个意义上讲，如何采取有效措施来解决地球温暖化问题是一个摆在我们面前的严峻课题。
2.2 CO2的危害与利用
2.2.1 CO2的危害
近年来，温室气体的增加导致全球气候变化，世界各国出现了几百年来历史上最热的天气，厄尔尼诺现象也频繁发生，给各国造成了巨大经济损失。发展中国家抗灾能力弱，受害最为严重，发达国家也未能幸免于难。按现在的一些发展趋势，科学家预测有可能出现的影响和危害有[8]：
（1） 海平面上升。
全世界大约有1/3的人口生活在沿海岸线60公里的范围内，经济发达，城市密集。全球气候变暖导致的海洋水体膨胀和两极冰雪融化，可能在2100年使海平面上升50 厘米，危及全球沿海地区，特别是那些人口稠密、经济发达的河口和沿海低地。
（2）影响农业和自然生态系统。
全球气温和降雨形态的迅速变化，可能使世界许多地区的农业和自然生态系统无法适应或不能很快适应这种变化，使其遭受很大的破坏性影响，造成大范围的森林植被破坏和农业灾害。
（3） 加剧洪涝、干旱及其他气 ……（未完，全文共25298字，当前仅显示4550字，请阅读下面提示信息。收藏《毕业论文：[N1111][Gly]水溶液及[N1111][Gly] +AMP混合液吸收CO2的再生性能》）