【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及整体式协同捕获固体吸附剂，具体涉及pm/co2共捕集多孔聚离子液体吸附剂及其制备方法。
技术介绍
1、由于化石燃料的燃烧过程与操作设备的相似，二氧化碳(co2)和颗粒物(pm)在工业废气排放中表现出同根同源的性质。共同的排放特征促使各国转向协同治理，以控制温室效应和大气污染。然而，工业生产中化学反应的复杂性、特定原料的利用、冶炼过程中杂质的挥发等因素，在实际场景中显著增加了协同治理的难度系数。这些因素的综合作用给co2和pm的分离带来了额外的挑战，例如水蒸气和腐蚀性气体引发的吸附竞争。因此，必须考虑废气排放的复杂性，并集中精力克服多种污染物(co2和pm)的共捕集技术的挑战，以在环境保护和经济可行性之间取得平衡。
2、离子液体(ils)是一种由阴离子和阳离子组成的盐，在室温或接近室温时呈液态存在。ils能够在分子水平上精确调制路易斯酸碱性质以及独特的离子结构增强对客体分子的静电吸附效果，从而使其能够双重捕获co2和pm。然而，在实际捕集过程中，ils仍面临着高粘度、高能耗和低动力学速率的挑战。特别是，吸附剂与液态硫化氢结合时产生的复杂吸附力大大增加了分离的难度，从而限制了硫化氢在烟气净化中的有效性和经济可行性。因此，探索ils的构效关系，构建集强电荷特性和孔隙度于一体的设计策略，从而实现ils在材料设计和性能上的深刻优化。
3、一种新型的多孔聚合物离子液体(pils)已经被开发出来，利用ils作为聚合物单元，通常表现为凝胶状或固体形式，以满足日益增长的对提高捕获效率的需求。通过保留功能化离子
技术实现思路
1、专利技术目的：为满足同步捕集煤矿燃烧中的pm和co2的需求，本专利技术采用溶解扩散法制备含咪唑基的引发剂，与交联剂混合并通过非均相水热合成制备具有高环境耐受性、强电荷效应的整体式多孔聚离子液体吸附剂，该吸附剂不仅具有广阔比表面积、狭窄孔径尺寸、极性表面电荷、pm/co2捕获容量等系列优势，而且还具有良好的机械稳定性和环境耐受性，制备工艺简单，条件温和，是一种具有广阔应用前景的pm/co2共捕集整体式吸附剂。
2、本专利技术提供了pm/co2共捕集多孔聚离子液体吸附剂及其制备方法，所述方法包括以下步骤：
3、步骤s1，制备含咪唑基引发剂混合溶液：将咪唑基功能单体、苯乙烯和引发剂依次溶解于由反应溶剂和去离子水组成的混合溶液，充分搅拌制备含咪唑基引发剂混合溶液；
4、步骤s2，制备聚离子液体凝胶：将交联剂溶于由反应溶剂和去离子水组成混合溶液a，将所述含咪唑基引发剂混合溶液与混合溶液a混合置于高压反应釜中，利用傅克烷基化反应发生溶胶-凝胶非均相水热合成制备聚离子液体凝胶；
5、步骤s3，制备整体式多孔聚离子液体吸附剂：将反应完全后的凝胶取出并进行溶剂置换，利用冷冻干燥获得整体式多孔聚离子液体。
6、步骤s1中，所述咪唑基功能单体为1-乙烯基-3-乙基咪唑四氟硼酸盐、1-甲基咪唑四氟硼酸盐、1-乙基咪唑三氟乙酸盐、1-丁基-3-甲基咪唑糖精盐中的至少一种；
7、所述引发剂为偶氮二异丁腈、三氯化铁、二氯化锌、三氟甲磺酸中的至少一种，
8、所述反应溶剂为四氢呋喃、二氯甲烷、三氟乙酸、甲苯中的至少一种。
9、步骤s1中，所述咪唑基功能单体和苯乙烯的摩尔比为2:1～1:2，所述反应溶剂和去离子水的体积比为5:1～15:1。
10、步骤s2中，所述交联剂为n,n'-亚甲基双丙烯酰胺、二乙烯基苯、硼酸、聚甲基丙烯酸甲酯中的至少一种。
11、步骤s2中，咪唑基功能单体与交联剂的摩尔比为1:1～1:3。
12、步骤s2中，所述反应溶剂为四氢呋喃、二氯甲烷、三氟乙酸、甲苯中的至少一种，所述反应溶剂与去离子水的体积比为5:1～15:1。
13、步骤s2中，所述傅克烷基化反应的温度为55～85℃，反应时间为48～84小时。
14、步骤s3中，所述溶剂置换采用的溶剂为去离子水、四氢呋喃、乙醇、甲醇中的至少一种。
15、步骤s3中，所述冷冻干燥的温度小于等于-50℃，真空度小于等于100pa，冷冻干燥时间为8～12小时，得到的整体式多孔聚离子液体的直径为5cm，高度为6cm。
16、本专利技术还提供了pm/co2共捕集多孔聚离子液体吸附剂，采用所述的方法制备，能够应用于煤矿燃烧中颗粒物与co2等混合组分共存环境中的协同捕获与分离。
17、有益效果：本专利技术提供的一种pm/co2共捕集多孔聚离子液体吸附剂及其制备方法，采用溶解扩散法制备含咪唑基引发剂混合溶液，与交联剂混合置于高压反应釜中，利用傅克烷基化反应发生溶胶-凝胶非均相水热合成制备聚离子液体凝胶，将反应完全后的凝胶取出并进行溶剂置换，利用冷冻干燥获得整体式多孔聚离子液体，该固体吸附剂的比表面积为117～357m2/g，平均孔径为1.09～2.99nm，pm过滤效率为88.4～97.2％，co2吸附容量为1.3～2.4mmol/g，空气阻力低于206pa，不仅具有广阔比表面积、狭窄孔径尺寸、极性表面电荷、pm/co2捕获容量等系列优势，而且还具有良好的机械稳定性和环境耐受性，制备工艺简单，条件温和，是一种具有广阔应用前景的pm/co2共捕集整体式吸附剂。
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1.PM/CO2共捕集多孔聚离子液体吸附剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S1中，所述咪唑基功能单体为1-乙烯基-3-乙基咪唑四氟硼酸盐、1-甲基咪唑四氟硼酸盐、1-乙基咪唑三氟乙酸盐、1-丁基-3-甲基咪唑糖精盐中的至少一种；
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤S1中，所述咪唑基功能单体和苯乙烯的摩尔比为2:1～1:2，所述反应溶剂和去离子水的体积比为5:1～15:1。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤S2中，所述交联剂为N,N'-亚甲基双丙烯酰胺、二乙烯基苯、硼酸、聚甲基丙烯酸甲酯中的至少一种。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤S2中，咪唑基功能单体与交联剂的摩尔比为1:1～1:3。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤S2中，所述反应溶剂为四氢呋喃、二氯甲烷、三氟乙酸、甲苯中的至少一种，所述反应溶剂与去离子水的体积比为5:1～15:1。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤S2中，所述傅克烷
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，步骤S3中，所述溶剂置换采用的溶剂为去离子水、四氢呋喃、乙醇、甲醇中的至少一种。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，步骤S3中，所述冷冻干燥的温度小于等于-50℃，真空度小于等于100Pa，冷冻干燥时间为8～12小时，得到的整体式多孔聚离子液体的直径为5cm，高度为6cm。
10.PM/CO2共捕集多孔聚离子液体吸附剂，其特征在于，采用如权利要求1～9任一项所述的方法制备。
...【技术特征摘要】
1.pm/co2共捕集多孔聚离子液体吸附剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤s1中，所述咪唑基功能单体为1-乙烯基-3-乙基咪唑四氟硼酸盐、1-甲基咪唑四氟硼酸盐、1-乙基咪唑三氟乙酸盐、1-丁基-3-甲基咪唑糖精盐中的至少一种；
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤s1中，所述咪唑基功能单体和苯乙烯的摩尔比为2:1～1:2，所述反应溶剂和去离子水的体积比为5:1～15:1。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤s2中，所述交联剂为n,n'-亚甲基双丙烯酰胺、二乙烯基苯、硼酸、聚甲基丙烯酸甲酯中的至少一种。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤s2中，咪唑基功能单体与交联剂的摩尔比为1:1～1:3。
6.根据...
【专利技术属性】
技术研发人员：韩文杰，罗国栋，郭金义，齐金龙，尹媛，冯岩，李湘，汪少振，张明明，徐欢，
申请(专利权)人：国能神东煤炭集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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