離子液體吸收二氧化硫技術概述

徐汝隆（國家知識產權局專利局專利審查協作廣東中心，廣東 廣州 510530）

離子液體吸收二氧化硫技術概述

徐汝隆（國家知識產權局專利局專利審查協作廣東中心，廣東 廣州 510530）

煤燃燒所釋放的二氧化硫嚴重污染大氣環境并對人類的健康造成重大威脅，已經引起全球的廣泛關注。本文概述了目前離子液體吸收二氧化硫研究開發進展及相應技術的原理和特點。

離子液體；二氧化硫；吸收

二氧化硫（SO2）是主要的大氣污染物之一，會造成酸雨等一系列的環境污染問題，進而對人類環境和健康造成嚴重危害。大氣中的SO2主要來自于含硫石油、煤炭及天然氣的燃燒、硫化礦石的冶煉和焙燒等。目前我國的環境形勢非常嚴峻，要從根本上解決酸雨問題，就必須嚴格控制SO2的排放。

1 SO2吸收的工藝技術

目前，對于燃煤煙氣中SO2的排放控制有多種比較成熟的技術方法，SO2的控制途徑有：燃燒前脫硫、燃燒中脫硫和燃燒后脫硫即煙氣脫硫技術。濕法脫硫存在耗水量大、廢水處理難、投資大等問題；而干法、半干法脫硫雖然工藝簡單，但存在Ca/S比高、脫硫效率低、脫硫劑再生和更換費用較高等問題。隨著環保要求的日益提高以及可持續發展的需要，尋找可替代的環保型脫硫劑已成為亟待解決的重要課題。

2 離子液體吸收SO2技術

離子液體是是指在室溫下或低溫下呈現液態的、基本由陰、陽離子所組成的鹽，也稱為低溫熔融鹽。目前，離子液體用于煙氣SO2捕集的研究取得了一定進展[1]。在一定條件下，SO2氣體可以大量地溶解在離子液體中，而吸收SO2氣體后的離子液體可以通過加熱或者減壓的方式實現吸收劑的再生和SO2氣體的回收。因此，離子液體是具有良好應用前景的SO2氣體吸收劑。

目前，用于吸收SO2的離子液體的種類較多，主要有咪唑類、胍類、醇胺類[2]、季銨類、季鏻類等。

2.1 脈類離子液體

脈類離子液體是最早用于吸收SO2研究的離子液體，目前對這一類離子液體的研究也比較深入。浙江大學的李伯耿等人（CN101185833 A）開發出可再生負載型脫硫劑，將四甲基胍乳酸鹽(簡稱TMGL)離子液體負載在多孔性固態負載材料上進行SO2吸收，在常壓下胍基離子液體表現了不錯的SO2吸收性能。該類離子液體合成方法簡單，分離純化容易，但是合成所需的胍類單體非常昂貴，從而限制了其大規模應用。

2.2 醇胺類離子液體

醇胺類離子液體一般指的是由醇胺陽離子和羧酸陰離子通過胺基與羧酸的中和反應而制得的一類離子液體。中國科學院過程工程研究所的張鎖江等人（CN1698928）以乙醇胺、三乙醇胺、三乙醇胺和二甘醇胺等為陽離子，乙酸根或乳酸根離子為陰離子，制備了醇胺羧酸鹽離子液體，該類室溫離子液體對SO2具有較強的溶解能力。醇胺離子液體具有成本低廉、脫硫率高、易解析等優點，并且該類離子液體一般具有很好的熱穩定性，醇胺離子液體的缺點是吸收速度緩慢，且在循環使用中，吸收容量降低得也明顯。

2.3 咪唑類離子液體

咪唑類離子液體對SO2也具有良好的吸收效果。韓國科學技術研究院的Kwang Deog Jung等人(US2012042778 A1)將含醚基的咪唑類離子液體來吸收SO2，它具有高的SO2吸收能力，良好的熱/化學穩定性和低溫度下容易再生回收性能，經過多次再循環后仍可以保持相對恒定的吸附容量。

2.4 季銨類離子液體

季銨類離子液體屬于非質子化的離子液體，也是具有對SO2吸收效果較好的離子液體之一。河北科技大學的任愛玲等人（CN 101601961 A）用烷基鹵代季銨鹽離子液體吸收SO2氣體，他們在一定溫度下，將尿素、硫脲和己內酰胺分別和四甲基氯化銨、硫氰酸銨或類似結構的季銨鹽進行反應，生成一系列的季胺鹽類離子液體，具有方法獨特、工藝過程簡單、易操作、SO2吸收效率高、成本低、無二次污染、可以循環利用、效果好、應用范圍廣的特點，經濟效益、環境效益和社會效益好。

2.5 季鏻離子液體

與季銨類離子液體比較，季鏻離子液體具有揮發性更低，物理、化學性質更加穩定等優點。Ut Battelle的Sheng Dai等人（US20130078170 A1）將季鏻鹽離子液體用于吸收SO2，他們開發了一系列陰離子為環狀去質子化的季鏻鹽離子液體。季鏻鹽離子液體具有較大的SO2吸收量以及優良的再生性能，比傳統離子液體具有更大的應用潛力。

3 結語

目前，對離子液體吸收SO2技術的提高仍有較大的潛力。例如，提高離子液體對SO2的吸收容量以及開發具有環境友好型的綠色離子液體，并優化吸收過程等。相信隨著未來人們對離子液體吸收SO2技術領域的不斷深入研究，將會有越來越多的低成本、高效率的離子液體開發出來，并最終應用于工業生產中，為人類造福。

[1]離子液體脫除SO2技術的研究進展，李建隆等，化工進展，第30卷第2期，第417-424頁，2011年2月.

[2]離子液體在SO2脫除中的研究進展，趙途等，現代化工，第36卷第2期，第17-21頁，2016年2月.