唑基離子液體的脫硫性能研究

程劉備，劉碩磊，張向京,2，王建英,2

(1.河北科技大學(xué)化學(xué)與制藥工程學(xué)院，河北石家莊 050018；2.河北省藥物化工工程技術(shù)研究中心，河北石家莊 050018)

1008-1542(2017)05-0445-08

10.7535/hbkd.2017yx05006

唑基離子液體的脫硫性能研究

程劉備1，劉碩磊1，張向京1,2，王建英1,2

(1.河北科技大學(xué)化學(xué)與制藥工程學(xué)院，河北石家莊 050018；2.河北省藥物化工工程技術(shù)研究中心，河北石家莊 050018)

為了研究在離子液體陰、陽(yáng)離子上添加功能基團(tuán)，達(dá)到更好地吸收SO2的效果，以1，1，3，3-四甲基胍和三氮唑?yàn)樵希铣闪巳螂饮}離子液體(簡(jiǎn)寫(xiě)為[TMG][Triz])，對(duì)其脫硫性能進(jìn)行了系統(tǒng)研究，探討了離子液體[TMG][Triz]的脫硫性能及脫硫機(jī)理。結(jié)果表明，離子液體[TMG][Triz]具有良好的脫硫及再生性能。在常壓、20 ℃條件下，1 mol離子液體[TMG][Triz]吸收2.964 mol的SO2；隨著溫度的升高，離子液體[TMG][Triz]的脫硫能力逐漸下降；摩爾吸收比隨著SO2分壓的增加而增加；130 ℃條件下，對(duì)吸收飽和后的離子液體進(jìn)行解吸，解吸率達(dá)到95%以上。研究表明，離子液體[TMG][Triz]對(duì)SO2的吸收同時(shí)存在化學(xué)吸收和物理吸收2種作用，研究結(jié)果對(duì)提高煙氣處理效率具有一定的參考價(jià)值。

吸收；三氮唑胍鹽；脫硫；解吸；脫硫機(jī)理

使用化石燃料導(dǎo)致的空氣污染問(wèn)題一直是人們關(guān)注的焦點(diǎn)，其燃燒排放的SO2經(jīng)空氣中的粉塵催化氧化后與水結(jié)合形成酸雨，不僅嚴(yán)重破壞了人類(lèi)賴(lài)以生存的生態(tài)環(huán)境[1-4]，導(dǎo)致土壤和水系酸化，腐蝕建筑和設(shè)備，還嚴(yán)重危害著人類(lèi)的健康。此外，SO2也是一種寶貴的資源。所以，捕集工業(yè)煙氣中的SO2并加以回收利用意義重大[5-6]。離子液體(ILs)作為一種環(huán)境友好型溶劑，在酸性氣體處理領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)日益引起人們的廣泛關(guān)注，因其具有熔點(diǎn)低、液程寬的特點(diǎn)，故可實(shí)現(xiàn)SO2氣體的低溫吸收和高溫解吸；其極低的蒸氣壓與較高的熱穩(wěn)定性[7-9]可以避免因吸收劑揮發(fā)而造成的損失和二次污染；其可設(shè)計(jì)性?xún)?yōu)異，通過(guò)陰、陽(yáng)離子的調(diào)控可合成性能更好的材料。離子液體的這些優(yōu)良特性使其與傳統(tǒng)脫硫劑相比優(yōu)勢(shì)突出，同時(shí)符合當(dāng)今綠色科學(xué)發(fā)展的大方向，因此離子液體脫硫在煙氣處理領(lǐng)域具有廣闊的發(fā)展前景[10]。

目前，人們致力于研究在離子液體的陰離子或陽(yáng)離子上添加功能基團(tuán)，以達(dá)到更好吸收SO2的效果[11-15]。WU等[16]合成了四甲基胍乳酸離子液體，并測(cè)定了其在 1.2×105Pa，40 ℃條件下的SO2摩爾吸收量為1.7 mol；CUI等[17]設(shè)計(jì)合成了一系列唑基功能化離子液體[18]，并測(cè)定了其脫硫性能。研究表明，唑基離子液體可以高容量捕集SO2的原因是其陰離子與SO2之間的多位點(diǎn)作用。

本研究以1,1,3,3-四甲基胍和三氮唑?yàn)樵希铣闪艘?,1,3,3-四甲基胍為陽(yáng)離子、三氮唑?yàn)殛庪x子的離子液體——三氮唑胍鹽離子液體(簡(jiǎn)寫(xiě)為 [TMG][Triz])，測(cè)定了純離子液體在293.15～333.15 K下的密度、黏度，以及其脫硫前后的密度、黏度變化，系統(tǒng)探討了離子液體[TMG][Triz]的脫硫性能及其循環(huán)使用性能，在此基礎(chǔ)上通過(guò)核磁、紅外等表征手段探討了其脫硫機(jī)理。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要試劑和儀器

1，1，3，3-四甲基胍，三氮唑，無(wú)水乙醇(分析純)，SO2氣體，N2氣體。

DF-101S型集熱式恒溫加熱磁力攪拌器，DZF-6050型真空干燥箱，RE-2000B型旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器，F(xiàn)TS135型傅里葉變換紅外光譜儀，AVANCE 500 MHz型核磁共振儀，DCAT11EC型表面張力儀，Lovis2000M微量黏度計(jì)。

1.2 離子液體[TMG][Triz]的合成

通過(guò)一步中和反應(yīng)得到離子液體[TMG][Triz]，合成步驟具體如下。將盛有200 mL無(wú)水乙醇的500 mL三口燒瓶置于0 ℃恒溫水浴鍋中，開(kāi)啟磁力攪拌，加入0.25 mol的1,1,3,3-四甲基胍，然后將0.25 mol的三氮唑分成若干份，分批加入到三口瓶中，在冰水浴下攪拌反應(yīng)12 h。 反應(yīng)結(jié)束后，將反應(yīng)后的混合物在80 ℃下通過(guò)旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀旋蒸除去溶劑乙醇，再將旋蒸后的微黃色液體置于60 ℃真空干燥箱中干燥24 h，得到離子液體[TMG][Triz]，收率為92.8%。[TMG][Triz]:1H NMR(500 MHz，DMSO-d):δ×10-6：2.769 (s，12H，—N=CH)，8.080 (d，2H，—N—CH3)； IR(cm-1):3 979(s)，3 106(s)，2 157(s)，1 967(s)，1 667(s)，1 604(s)，1 569(s)，1 448(s)，1 410(s)，1 273(s)，1 151(s)，978(s)，681(s)。合成過(guò)程如圖1所示。

圖1 離子液體[TMG][Triz]的合成Fig.1 Synthesis of the [TMG][Triz]

1.3 離子液體[TMG][Triz]脫硫前后物性測(cè)定

為降低離子液體中的水分和雜質(zhì)含量，實(shí)驗(yàn)前將離子液體[TMG][Triz]在80 ℃的條件下用N2吹掃48 h，干燥后的離子液體含水量低于0.03%。

本實(shí)驗(yàn)采用Anton paar DMA4500N 密度計(jì)測(cè)定離子液體[TMG][Triz]的密度，儀器的測(cè)量精度及重現(xiàn)性為±1×10-5g/cm3，控溫精度為±0.01 K，系統(tǒng)溫度波動(dòng)為±0.03 K。黏度則采用Anton paar Lovis2000M 微量黏度計(jì)進(jìn)行測(cè)量，儀器的測(cè)量精度及重現(xiàn)性為±5.1×10-3mPa·s，控溫精度為±0.01 K，系統(tǒng)溫度波動(dòng)為±0.03 K。

1.4 離子液體[TMG][Triz]脫硫?qū)嶒?yàn)裝置

將離子液體[TMG][Triz]置于吸收管中稱(chēng)量，連接裝置，調(diào)節(jié)恒溫水浴鍋至指定溫度。將吸收管置于水浴鍋中，打開(kāi)SO2鋼瓶閥門(mén)，通入SO2氣體，調(diào)節(jié)流量為30 mL/min。實(shí)驗(yàn)裝置如圖2所示，每隔5 min取下SO2吸收管，用電子分析天平(精度為±0.000 1 g)對(duì)其進(jìn)行快速稱(chēng)量，然后再將其連接入實(shí)驗(yàn)裝置，直至SO2吸收管總重達(dá)到恒重。三氮唑胍鹽離子液體吸收SO2飽和后，將飽和離子液體在油浴130 ℃條件下通入流速為50 mL/min的N2進(jìn)行解吸，每5 min取下吸收管并稱(chēng)重，直至吸收裝置的總重達(dá)到恒重。

圖2 離子液體[TMG][Triz]吸收及解吸實(shí)驗(yàn)裝置示意圖Fig.2 Schemtic diagram of the apparatus for the [TMG][Triz] absorption and desorption

2 結(jié)果與討論

2.1 離子液體[TMG][Triz]脫硫性能評(píng)價(jià)

圖3 離子液體[TMG][Triz]的摩爾吸收比隨時(shí)間的變化Fig.3 Molar absorption ratio of the [TMG][Triz] at different times

對(duì)離子液體[TMG][Triz]的吸收和解吸能力進(jìn)行測(cè)定，探究其在不同溫度、SO2分壓條件下的脫硫性能。

2.1.1 離子液體[TMG][Triz]對(duì)SO2的吸收、解吸能力

將離子液體[TMG][Triz]在20 ℃下吸收純SO2氣體，吸收飽和后在130 ℃通入50 mL/min的N2進(jìn)行解吸，得到離子液體摩爾吸收比隨時(shí)間的變化，如圖3所示。

由圖3可以看出，離子液體[TMG][Triz]對(duì)SO2的吸收速率較快，在20 min左右基本達(dá)到吸收平衡，SO2的吸收量隨時(shí)間呈增長(zhǎng)趨勢(shì)，1 mol三氮唑胍鹽離子液體可以吸收2.964 mol的SO2，且在130 ℃及N2吹掃條件下，SO2的解吸率在95%以上。

本文合成的離子液體[TMG][Triz]的脫硫性能低于SHANG等[18]合成的以1,1,3,3-四甲基胍為陽(yáng)離子、以三氟乙醇和咪唑?yàn)殛庪x子的離子液體(即[TMG][TE]，[TMG][IM])的脫硫性能，在相同的吸收條件下這2種離子液體脫硫的摩爾吸收比值分別是4.132和3.765，且達(dá)到最大摩爾吸收比所需的時(shí)間都在150 min，比離子液體[TMG][Triz]達(dá)到最大摩爾吸收比吸收速率慢；但高于HUANG等[19]合成的以1,1,3,3-四甲基胍為陽(yáng)離子、以四氟硼酸和苯并三唑?yàn)殛庪x子的離子液體(即[TMG][BF4]，[TMG][BTA])的脫硫性能，后兩種離子液體在相同吸收條件下脫硫的摩爾吸收比值分別是1.27和1.18，且達(dá)到最大摩爾吸收比所需的時(shí)間分別為150 min和120 min，比離子液體[TMG][Triz]達(dá)到最大摩爾吸收比時(shí)的吸收速率慢。

2.1.2 溫度對(duì)離子液體[TMG][Triz]脫硫性能的影響

常壓下，在溫度依次為20，30，40，50，60，70，80 ℃條件下，測(cè)定了離子液體[TMG][Triz]的脫硫性能，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖4所示。

可以看出，壓力為1.0×105Pa時(shí)，溫度對(duì)離子液體[TMG][Triz]的脫硫性能影響較大，吸收溫度從20 ℃到80 ℃， 離子液體[TMG][Triz]的摩爾吸收比值從2.964降到1.005。隨著溫度的升高，離子液體[TMG][Triz]的脫硫能力逐漸下降。其原因在于：物理吸收的SO2主要靠SO2與離子液體間的范德華力和較弱的化學(xué)鍵相結(jié)合，并不牢固，溫度升高時(shí)，相互作用力減小，解吸能力逐漸增強(qiáng)[8]。

2.1.3 SO2分壓對(duì)離子液體[TMG][Triz]脫硫性能的影響

SO2分壓依次為0.1×105，0.2×105，0.3×105，0.4×105，0.5×105，0.6×105，0.7×105，0.8×105，0.9×105，1.0×105Pa時(shí)，通入SO2和N2混合氣，在20 ℃下進(jìn)行脫硫?qū)嶒?yàn)，結(jié)果如圖5所示。

圖4 離子液體[TMG][Triz]對(duì)SO2的摩爾吸收比隨溫度的變化Fig.4 Molar absorption ratio of SO2 to [TMG][Triz] at different temperatures

圖5 離子液體[TMG][Triz]對(duì)SO2的摩爾吸收比隨SO2分壓的變化Fig.5 Molar absorption ratio of the [TMG][Triz] at different SO2 partial pressures

由圖5可以看出， SO2分壓為0.08×105Pa時(shí)，離子液體[TMG][Triz]對(duì)SO2的摩爾吸收比小于1，原因是當(dāng)離子液體[TMG][Triz]陰離子對(duì)應(yīng)有機(jī)酸的pKa小于亞硫酸的pKa時(shí)，[TMG][Triz]僅通過(guò)物理作用吸收SO2，離子液體[TMG][Triz]為非功能化離子液體[14]，對(duì)低濃度SO2的吸收量較小。

當(dāng)SO2分壓從0.08×105Pa增加到1.0×105Pa時(shí)，離子液體[TMG][Triz]的摩爾吸收比從0.797增加到了2.964。在0.08×105～0.5×105Pa分壓范圍內(nèi)，隨著SO2分壓的增加， 離子液體[TMG][Triz]的脫硫能力呈現(xiàn)近乎線性增長(zhǎng)的趨勢(shì)。SO2分壓高于0.6×105Pa時(shí)，其吸收能力的增長(zhǎng)變得緩慢。分壓在0.5×105Pa以下時(shí)，以化學(xué)吸收為主；隨著分壓的增大，化學(xué)吸收逐漸達(dá)到飽和，然后以物理吸收為主，而隨著分壓的增大,物理吸收的速率增長(zhǎng)逐漸變緩。這與SHIFLETT[20]和YOKOZEKI等[21]研究的咪唑類(lèi)離子液體在不同的SO2分壓條件下，離子液體[TMG][Triz]對(duì)SO2的摩爾吸收比的變化規(guī)律是相同的。

2.2 離子液體[TMG][Triz]脫硫過(guò)程中的物性變化

在 20 ℃的條件下，測(cè)定了不同SO2吸收量下離子液體的密度及黏度性能的變化。

2.2.1 密度

離子液體[TMG][Triz]的密度隨摩爾吸收比的變化見(jiàn)圖6。

由圖6可以看出，隨著SO2吸收量的逐漸增加，離子液體-SO2體系的密度呈現(xiàn)逐漸增大的趨勢(shì)。純離子液體的密度為1.110 3 g/cm3，吸收SO2飽和后密度值達(dá)到了1.339 8 g/cm3，這一現(xiàn)象與BMIBr脫硫后的密度變化趨勢(shì)類(lèi)似[22]。HUANG等[23]認(rèn)為離子液體相中存在許多空隙，在吸收CO2等氣體時(shí)可以占據(jù)這些空隙，也就是說(shuō)離子液體溶解了一定量的 CO2之后，其體積并不會(huì)發(fā)生太大的變化。同理，本研究中離子液體[TMG][Triz]相中也可能存在較多的空隙，在物理溶解SO2時(shí)起到了相同的存儲(chǔ)作用。即離子液體[TMG][Triz]可通過(guò)靜電作用將SO2吸收到空隙中，體積基本不變，從而使整個(gè)離子液體-SO2體系的密度增大。

2.2.2 黏度

離子液體[TMG][Triz]的黏度隨摩爾吸收比的變化見(jiàn)圖7。

由圖7可知，黏度隨著離子液體[TMG][Triz]吸收量的增加呈現(xiàn)出先增加而后逐漸降低的趨勢(shì)。 這一趨勢(shì)與REN等[24]研究的[TMG]L和[MEA]L離子液體吸收SO2后的趨勢(shì)是一致的。 HUANG等[25]研究了傳統(tǒng)離子液體[BMIM][BF4]和[TMG][BF4]對(duì)SO2的吸收，發(fā)現(xiàn)其黏度隨著SO2吸收量的增大呈現(xiàn)逐漸降低的趨勢(shì)，認(rèn)為這類(lèi)離子液體對(duì)SO2的吸收是通過(guò)物理作用的結(jié)果。REN等[24]研究的離子液體[BMIM][BF4]，[BMIM][PF6]和[TMG][BF4]吸收SO2后黏度也呈現(xiàn)降低的趨勢(shì)，這也是離子液體與SO2發(fā)生物理作用的結(jié)果。

圖6 離子液體[TMG][Triz]的密度隨摩爾吸收比的變化Fig.6 Density of the [TMG][Triz] at different molar absorption ratios

圖7 離子液體[TMG][Triz]的黏度隨摩爾吸收比的變化Fig.7 Viscosity of the [TMG][Triz] at different molar absorption ratios

圖8 離子液體[TMG][Triz]的摩爾吸收比隨時(shí)間的變化Fig.8 Molar absorption ratio of the [TMG][Triz] at different time

與傳統(tǒng)離子液體物理吸收相比，功能化離子液體化學(xué)吸收后黏度的變化趨勢(shì)大為不同。在吸收初期，化學(xué)吸收為主導(dǎo)，離子液體與SO2之間形成化學(xué)鍵，導(dǎo)致體系黏度增大。在SO2與離子液體[TMG][Triz]的摩爾吸收比值達(dá)到0.5之前，離子液體[TMG][Triz]的黏度隨著摩爾吸收比的增加而逐漸增加，這表明SO2通過(guò)化學(xué)作用吸收到離子液體[TMG][Triz]中；在SO2與離子液體的摩爾吸收比值大于0.5 時(shí)，[TMG][Triz]的黏度隨著摩爾吸收比的增加而降低，表明 SO2可以通過(guò)物理作用吸收到離子液體[TMG][Triz]中。

2.3 離子液體[TMG][Triz]循環(huán)使用性評(píng)價(jià)

將離子液體[TMG][Triz]在20 ℃下吸收純SO2氣體，吸收飽和后在130 ℃下以50 mL/min通入N2進(jìn)行解吸，重復(fù)吸收、解吸實(shí)驗(yàn)。離子液體[TMG][Triz]的摩爾吸收比隨時(shí)間的變化見(jiàn)圖8。

如圖8所示，隨著離子液體循環(huán)吸收次數(shù)的增加，其脫硫性能呈現(xiàn)逐漸下降的趨勢(shì)。經(jīng)過(guò)10次吸收-解吸循環(huán)后，[TMG][Triz]的摩爾吸收比從新鮮離子液體的2.964降低到了2.656。循環(huán)使用過(guò)程中，吸收SO2飽和的離子液體解吸率均大于95%。也就是說(shuō)，解吸過(guò)程中，有將近5%的SO2不能解吸出來(lái)，這說(shuō)明在130 ℃的解吸溫度下，少量SO2和離子液體的作用較強(qiáng)。

LEE等[26]合成了一系列咪唑基離子液體，包括[BMIM][CI]，[BMIM][Ac]，[BMIM][BF4]和[BMIM][MeSO4]。脫硫性能研究結(jié)果表明，吸收SO2飽和后的離子液體[BMIM][CI]和[BMIM][Ac]不能解吸完全，循環(huán)使用性能較差；而[BMIM][MeSO4]離子液體吸收SO2后能夠完全解吸，可以實(shí)現(xiàn)重復(fù)利用。ZHAI等[27]合成的醇胺類(lèi)離子液體脫硫性能較高，且吸收飽和之后的解吸率接近100%。

綜上，離子液體[TMG][Triz]解吸率較低的原因可能是SO2與離子液體[TMG][Triz]發(fā)生化學(xué)吸收[28-29]，溫度越高，解吸越完全。但是這種化學(xué)鍵作用比較強(qiáng)，低溫下不易斷裂，且高溫解吸過(guò)程離子液體[TMG][Triz]容易發(fā)生質(zhì)變，不利于重復(fù)使用。

2.4 脫硫機(jī)理研究

離子液體[TMG][Triz]脫硫前后的FT-IR譜圖見(jiàn)圖9，1H NMR譜圖見(jiàn)圖10。從圖9可以看出，脫硫后離子液體[TMG][Triz]的IR圖譜在1 469 cm-1和953 cm-1處出現(xiàn)了明顯的新吸收峰，且分別對(duì)應(yīng)于離子液體[TMG][Triz]吸收SO2后新出現(xiàn)的S=O和S—O—H基團(tuán)。

圖9 離子液體[TMG][Triz]脫硫前后FT-IR譜圖Fig.9 FT-IR spectra of [TMG][Triz] and [TMG][Triz]+SO2

圖10 離子液體[TMG][Triz]脫硫前后1H NMR譜圖Fig.10 1H NMR spectra of [TMG][Triz] and [TMG][Triz]+SO2 before and after absorption

從圖10可以看出，吸收SO2后離子液體[TMG][Triz]陽(yáng)離子甲基上的H從2.769×10-6向低場(chǎng)移動(dòng)到2.901×10-6[30-32]；[Triz]陰離子咪唑環(huán)上1位上的H從8.08×10-6移動(dòng)到8.279×10-6[35-37]，說(shuō)明吸收SO2后離子液體[TMG][Triz]的陰、陽(yáng)離子均與SO2發(fā)生了相互作用。此外，在7.759×10-6[38]附近處出現(xiàn)新的H，推測(cè)該處可能是SO2與—NH2結(jié)合生成的S—O—H中的H。

離子液體[TMG][Triz]吸收SO2主要是離子液體中陽(yáng)離子上的—NH2基團(tuán)與SO2發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生新的化學(xué)鍵，通過(guò)陰離子三氮唑中呈現(xiàn)電負(fù)性的氮原子與酸性SO2分子中帶正電的硫原子之間的相互作用來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)SO2的吸收。1 mol離子液體[TMG][Triz]在20 ℃條件下可以吸收2.964 mol的SO2，理論上1 mol的四甲基胍陽(yáng)離子可以與1 mol的SO2結(jié)合，三氮唑陰離子中帶負(fù)電的氮原子可以與酸性SO2中帶正電的硫原子之間相互作用，從而對(duì)SO2產(chǎn)生一定量的吸收。從以上分析可以推測(cè)離子液體[TMG][Triz]吸收了SO2后發(fā)生了如圖11所示的變化。

圖11 離子液體[TMG][Triz]脫硫反應(yīng)機(jī)理 Fig.11 Mechanism of absorbing SO2 by the [TMG][Triz]

離子液體[TMG][Triz]吸收SO2是通過(guò)和其陰、陽(yáng)離子共同作用的，陽(yáng)離子上的氮和三氮唑上的帶有孤對(duì)電子的氮是吸收SO2的活性位點(diǎn)。理論上來(lái)看，20 ℃時(shí)，1 mol離子液體可以化學(xué)吸收2 mol的SO2，而物理吸收的量為0.964 mol。機(jī)理分析表明，離子液體[TMG][Triz]吸收SO2有2種方式，即化學(xué)吸收與物理吸收同時(shí)存在。這一分析與前面離子液體吸收SO2后黏度變化得到的結(jié)論一致。

3 結(jié) 論

1)以1,1,3,3-四甲基胍、三氮唑?yàn)樵希ㄟ^(guò)一步中和反應(yīng)得到離子液體[TMG][Triz]，在常壓、20 ℃條件下，1 mol離子液體[TMG][Triz]吸收2.964 mol的SO2。

2)隨著溫度的升高，離子液體[TMG][Triz]的脫硫能力逐漸下降。

3)SO2對(duì)離子液體的摩爾吸收比隨著SO2分壓的增加而增加，130 ℃條件下，吸收飽和后的離子液體SO2解吸率達(dá)到95%以上，脫硫效果明顯，吸收、解吸速率較快，具有較好的循環(huán)使用性能。

4)吸收SO2后，[TMG][Triz]的密度隨SO2與離子液體摩爾吸收比的增大呈現(xiàn)逐漸增大的趨勢(shì)。脫硫后離子液體的黏度隨SO2與離子液體摩爾吸收比的增大呈現(xiàn)出先增大后降低的趨勢(shì)。

5)機(jī)理研究表明，離子液體[TMG][Triz]對(duì)SO2的吸收是化學(xué)吸收和物理吸收共同作用的結(jié)果。

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Desulfurization performance of azole-based ionic liquids

CHENG Liubei1, LIU Shuolei1, ZHANG Xiangjing1,2, WANG Jianying1,2

(1.School of Chemistry and Pharmaceutical Engineering， Hebei University of Science and Technology， Shijiazhuang， Hebei 050018, China； 2.Hebei Pharmaceutical Chemical Engineering Technology Research Center， Shijiazhuang， Hebei 050018, China)

In order to study the addition of functional groups in ionic liquid anion and cation to achieve better absorbing of SO2, the 1,1,3,3-tetramethylguanidine triazole ([TMG][Triz]) is synthesized using 1,1,3,3-tetramethylguanidine and triazole as raw materials. The desulfurization performance of the synthesized [TMG][Triz] is systematically studied. The desulfurization performance and desulfurization mechanism of the [TMG][Triz] are discussed. The results show that the [TMG][Triz] has good performance of desulfurization and regeneration. At the atmospheric pressure, 1 mol of the [TMG][Triz] absorbs 2.964 mol of SO2at 20 ℃. With the increase of temperature, the desulfurization capacity of the [TMG][Triz] decreases gradually. The molar absorption ratio increases with the increase of SO2partial pressure, and under the conditions of 130 ℃, the desorption rate of the ionic liquid after saturated adsorption reaches over 95%. The mechanism investigation results show that the interaction of SO2and [TMG][Triz] is the combination of chemical absorption and physical absorption. The results have a certain reference value to improve the efficiency of flue gas treatment.

absorption；[TMG][Triz]；desulfurization；desorption；desulfurization mechanism

O175.8

A

2017-05-23；

2017-09-02；責(zé)任編輯：張士瑩

河北省自然科學(xué)基金(B2016208102)；河北省科技廳國(guó)際合作與交流項(xiàng)目(16391213D)；河北省人社廳留學(xué)人員科技活動(dòng)擇優(yōu)資助項(xiàng)目(CG2015003003)

程劉備(1991—)，男，河北邯鄲人，碩士研究生，主要從事離子液體脫硫、脫硝方面的研究。

王建英教授。E-mail：jenneywjy@126.com

程劉備，劉碩磊，張向京，等.唑基離子液體的脫硫性能研究[J].河北科技大學(xué)學(xué)報(bào),2017,38(5):445-452.

CHENG Liubei,LIU Shuolei，ZHANG Xiangjing，et al.Desulfurization performance of azole-based ionic liquids[J].Journal of Hebei University of Science and Technology,2017,38(5):445-452.