一种低共熔溶剂-纳米铜型纳米流体的制备及使用方法技术

本发明专利技术具体涉及一种低共熔溶剂‑纳米铜型纳米流体的制备方法，包括制备低共熔溶剂，向制备的低共熔溶剂中加入碱性物质获得功能化低共熔溶剂，向制备的功能化低共熔溶剂中加入纳米铜颗粒得到低共熔溶剂‑纳米铜型纳米流体。本发明专利技术将常用于太阳能转换、工业冷却等行业的纳米流体体系应用于硫化氢气体脱除中，筛选出对硫化氢具备特异吸收性能的低共熔溶剂‑纳米铜型纳米流体，获得性能显著加强的新型脱硫剂；低共熔溶剂‑纳米铜型纳米流体配置简单，脱硫效果明显优于同等浓度的低共熔溶剂；反应条件温和，工艺简单，方法新颖，能耗低，易于工业化推广。

【技术实现步骤摘要】
一种低共熔溶剂-纳米铜型纳米流体的制备及使用方法
本专利技术属于大气污染物控制
，具体涉及一种低共熔溶剂-纳米铜型纳米流体的制备及使用方法。
技术介绍
硫化氢(H2S)标况下是一种无色、剧毒、易爆、带有刺激性气味的气体。硫化氢存在于火山、温泉等自然环境以及炼油厂、沼气和天然气等工业生产中。硫化氢具有毒性及腐蚀性，会对工业的管道产生腐蚀，尤其是会对某些重金属催化剂产生毒害作用。燃烧后，硫化氢会转变为主要空气污染物之一二氧化硫(SO2)，进而污染大气环境。因此，硫化氢是必须脱除的环境污染物之一。溶液吸收法是目前最常用的H2S脱除方法之一，但是，水溶液存在溶剂易挥发、再生能耗高等缺陷。添加了纳米颗粒(NPs)的稳定悬浮液被称为纳米流体(NFs)，是近几年兴起的一种新型材料。纳米流体主要由纳米颗粒和基液构成，通过超声、磁力搅拌等方法将纳米颗粒均匀分散在基液中，制成稳定均匀的悬浮液，即纳米流体。常见的纳米颗粒有纳米二氧化硅(SiO2)、纳米铜粉(Cu)、纳米三氧化铝(Al2O3)、碳纳米管(CNTs)和氧化石墨烯(GO)等。而当前尚无利用低共熔溶剂基纳米流体进行硫化氢脱除的研究报道。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种低共熔溶剂-纳米铜型纳米流体的制备及使用方法，以解决上述技术问题。为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种低共熔溶剂-纳米铜型纳米流体的制备方法，包括制备低共熔溶剂，向制备的低共熔溶剂中加入碱性物质获得功能化低共熔溶剂，向制备的功能化低共熔溶剂中加入纳米铜颗粒得到低共熔溶剂-纳米铜型纳米流体。其中，本专利技术还可以进一步包括以下技术方案：所述低共熔溶剂制备过程为：将乙二醇和氯化胆碱按照1:1-4:1的摩尔比混合，在50-100℃条件下加热1-5h后冷却。其中，本专利技术还可以进一步包括以下技术方案：所述功能化低共熔溶剂制备过程为：向预先制备的低共熔溶剂中加入质量比为5-30％的碱性物质并混匀，其中，碱性物质为乙醇胺、N-甲基二乙醇胺、聚乙烯亚胺中的任意一种或多种。其中，本专利技术还可以进一步包括以下技术方案：所述低共熔溶剂-纳米铜型纳米流体制备过程为：向预先制备的功能化低共熔溶剂中加入质量比为0.05-5％的纳米铜颗粒，搅拌10-60min，超声0.5-2h。其中，本专利技术还可以进一步包括以下技术方案：所述纳米铜颗粒粒度为10-100nm。其中，本专利技术还可以进一步包括以下技术方案：所述超声为间歇性超声。一种低共熔溶剂-纳米铜型纳米流体的使用方法，包括将硫化氢气体通入带有吸收剂的恒温吸收器中，从吸收器中排出的尾气通入氢氧化钠溶液中进行吸收处理，其中，所述吸收剂为预先制备的低共熔溶剂-纳米铜型纳米流体。其中，本专利技术还可以进一步包括以下技术方案：所述硫化氢气体浓度为500-2500mg/m3，通入流量为50-500mL/min，反应温度为20-80℃，所述吸收器为玻璃鼓泡吸收器。其中，本专利技术还可以进一步包括以下技术方案：包括低共熔溶剂-纳米铜型纳米流体的再生过程，所述再生过程为：向吸收剂中通入200-500mL/min的空气。其中，本专利技术还可以进一步包括以下技术方案：所述再生过程的再生温度为25-100℃，再生时间为2-6h。有益效果:本专利技术将常用于太阳能转换、工业冷却等行业的纳米流体体系应用于硫化氢气体脱除中，筛选出对硫化氢具备特异吸收性能的低共熔溶剂-纳米铜型纳米流体，获得性能显著加强的新型脱硫剂；低共熔溶剂-纳米铜型纳米流体配置简单，脱硫效果明显优于同等浓度的低共熔溶剂；反应条件温和，工艺简单，方法新颖，能耗低，易于工业化推广。附图说明图1为本专利技术一种低共熔溶剂-纳米铜型纳米流体的制备方法流程图；图2为本专利技术质量比0.05％的低共熔溶剂-纳米铜型纳米流体吸收脱除硫化氢的动态检测图；图3为本专利技术质量比0.5％的低共熔溶剂-纳米铜型纳米流体吸收脱除硫化氢的动态检测图；图4为本专利技术质量比1％的低共熔溶剂-纳米铜型纳米流体吸收脱除硫化氢的动态检测图；图5为本专利技术质量比2％的低共熔溶剂-纳米铜型纳米流体吸收脱除硫化氢的动态检测图；图6为本专利技术质量比5％的低共熔溶剂-纳米铜型纳米流体吸收脱除硫化氢的动态检测图；图7为本专利技术质量比1％的低共熔溶剂-纳米铜型纳米流体脱硫再生的动态检测图。具体实施方式下面结合具体实施例，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。一种低共熔溶剂-纳米铜型纳米流体的制备方法，包括制备低共熔溶剂，向制备的低共熔溶剂中加入碱性物质获得功能化低共熔溶剂，向制备的功能化低共熔溶剂中加入纳米铜颗粒得到低共熔溶剂-纳米铜型纳米流体。其中，本专利技术还可以进一步包括以下技术方案：低共熔溶剂制备过程为：将乙二醇和氯化胆碱按照1:1-4:1的摩尔比混合，在50-100℃条件下加热1-5h后冷却。加热促进两种物质快速溶解混合均匀，优选的，加热至混合液呈清澈透明液体。其中，本专利技术还可以进一步包括以下技术方案：功能化低共熔溶剂制备过程为：向预先制备的低共熔溶剂中加入质量比为5-30％的碱性物质并混匀，其中，碱性物质为乙醇胺、N-甲基二乙醇胺、聚乙烯亚胺中的任意一种或多种。添加碱性物质使低共熔溶剂具备碱性条件，有利于针对性脱硫反应。添加质量比较少时碱性不明显，脱硫性能偏低，添加质量比超过20％脱硫性能增强速度变缓，且通常情况下部分碱性物质粘度较大，过多加入会导致液体粘度增加，不利于气液吸收反应。其中，本专利技术还可以进一步包括以下技术方案：低共熔溶剂-纳米铜型纳米流体制备过程为：向预先制备的功能化低共熔溶剂中加入质量比为0.05-5％的纳米铜颗粒，搅拌10-60min，超声0.5-2h。质量比增加，脱硫性能增强，但质量比超过1％则会在液体中出现较多沉淀，此时易导致气液反应管路堵塞，质量比增加至5％时会迅速堵塞，不利于长时间运行。优选的，添加纳米铜颗粒质量比1％为最优投加量，添加纳米铜颗粒质量比1％时，低共熔溶剂-纳米铜型纳米流体状态稳定，脱硫性能较高。其中，本专利技术还可以进一步包括以下技术方案：纳米铜颗粒粒度为10-100nm。其中，本专利技术还可以进一步包括以下技术方案：超声为间歇性超声。间歇性超声为超声10min，间歇10min，以超声累积时间为超声记录时间，持续超声发热大，导致反应温度上升严重，无法控制，且长时间操作可能导致反应装置破裂，间歇超声有利于实验温度稳定，并不易破坏反应仪器。优选的，搅拌30min，间歇超声40min。一种低共熔溶剂-纳米铜型纳米流体的使用方法，包括将硫化氢气体通入带有吸收剂的恒温吸收器中，从吸收器中排出的尾气通入氢氧化钠溶液中进行吸收处理，其中，吸收剂为预先制备的低共熔溶剂-纳米铜型纳米流体本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低共熔溶剂-纳米铜型纳米流体的制备方法，其特征在于，包括制备低共熔溶剂，向制备的低共熔溶剂中加入碱性物质获得功能化低共熔溶剂，向制备的功能化低共熔溶剂中加入纳米铜颗粒得到低共熔溶剂-纳米铜型纳米流体。/n

【技术特征摘要】
1.一种低共熔溶剂-纳米铜型纳米流体的制备方法，其特征在于，包括制备低共熔溶剂，向制备的低共熔溶剂中加入碱性物质获得功能化低共熔溶剂，向制备的功能化低共熔溶剂中加入纳米铜颗粒得到低共熔溶剂-纳米铜型纳米流体。


2.根据权利要求1所述一种低共熔溶剂-纳米铜型纳米流体的制备方法，其特征在于，所述低共熔溶剂制备过程为：将乙二醇和氯化胆碱按照1:1-4:1的摩尔比混合，在50-100℃条件下加热1-5h后冷却。


3.根据权利要求1所述一种低共熔溶剂-纳米铜型纳米流体的制备方法，其特征在于，所述功能化低共熔溶剂制备过程为：向预先制备的低共熔溶剂中加入质量比为5-30％的碱性物质并混匀，其中，碱性物质为乙醇胺、N-甲基二乙醇胺、聚乙烯亚胺中的任意一种或多种。


4.根据权利要求1所述一种低共熔溶剂-纳米铜型纳米流体的制备方法，其特征在于，所述低共熔溶剂-纳米铜型纳米流体制备过程为：向预先制备的功能化低共熔溶剂中加入质量比为0.05-5％的纳米铜颗粒，搅拌10-60min，超声0.5-2h。


5.根据权利要求4所述一种低共熔溶剂-纳米铜型纳米流体的...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘新鹏，王宝华，孟庆梅，张子间，
申请(专利权)人：山东理工大学，
类型：发明
国别省市：山东;37