分离烟道气中二氧化碳的室温离子液体共混膜研究

合成了含氨基的聚合态离子液体聚合物，研究了其气体分离性能。设计并合成了一系列热引发交联聚酰亚胺材料。交联聚酰亚胺的CO2渗透率高达1800barrer，CO2/N2选择性达到20，CO2/CH4选择性为20.综合性能超过“2008 Robeson Upper Bound”，完成了项目设计性能指标。此外，系统研究了单体结构对玻璃态聚合物膜的气体传质性能的影响。发现了朝格尔碱结构对比聚酰亚胺结构在分子筛分方面的优势，开发了基于朝格尔碱结构的螺旋主链聚合物。发表论文共20篇，其中SCI论文13篇，Top论文8篇，申请专利1项。

结合我国控制碳排放的需求，本课题的目标是研发具有优异烟道气/CO2分离性能的膜材料。首先以室温离子液体（RTIL）为基材，设计其阴、阳离子结构，提高对CO2的亲和力。然后，通过季铵化反应，在RTIL的阳离子上引入C=C或-NH2基团，进而采用紫外光照或亚胺化聚合方法，制备聚合态RTIL，改善RTIL膜的机械强度。最后采用共混方法，将不含聚合反应基团的RTIL和具有高气体通量的纳米多孔材料，如沸石咪唑酯骨架结构材料（ZIF），加入到聚合态RTIL中，提高CO2渗透率和CO2/N2的选择性。系统研究RTIL阴、阳离子结构对CO2溶解性能的影响以及共混膜的CO2/N2分离性能。重点研究共混膜中聚合态RTIL、液态RTIL以及纳米多孔材料不同的配比与CO2渗透率、CO2/N2选择性和膜的机械稳定性的关系。着重研究不同温度对气体分离性能的影响。该材料在CO2分离领域将具有潜在的应用前景。

carbon dioxide separation membrane

是指能把二氧化碳从混合气中分离的气体分离膜。二氧化碳为凝聚性气体，极化性较强，在膜材料中溶解度系数都比较大，因而渗透系数和分离系数也较大。一般，对氧渗透性良好的膜材料，几乎都可以用富氧膜来分离二氧化碳，如聚二甲基硅氧烷膜，聚4-甲基-1-戊烯膜对CO2和N2的分离，聚醚砜膜，聚酰亚胺薄膜等对CO2和CH4的分离。二氧化碳分离膜装置可用于石油开采，天然气精制，生物气精制和施肥用二氧化碳等。

离子液体毒性的相关研究,国外处于起步阶段,国内尚未见相关报道。从已有研究报道看,研究工作主要集中在以下两个问题:一是ILs对生态系统中各类生物的毒性作用情况;二是ILs的各部分组成对ILs毒性的影响。ILs各组成部分对其毒性的影响主要包括如下方面: (1)阳离子核对ILs毒性的影响;(2)侧链取代基R1、R2的长度对ILs毒性的影响;(3)阴离子对ILs毒性的影响。研究方法以生物个体水平的毒性试验研究为主,并有少量分子、细胞水平的毒性试验以及SAR研究 。2100433B

离子液体(ILs)是完全由离子组成的在室温或使用温度下呈液态的盐,一般由较大的有机阳离子和较小的无机阴离子组成。离子液体的物化性质以及应用方面已有较多报道,但有关离子液体的负面影响直到最近才引起人们的注意。有报道指出:离子液体因没有蒸气压,在使用过程中本身不会形成挥发性有机物而被称为“绿色产品”,但离子液体本身并非“绿色”产品———某些离子液体甚至是有毒的。Jastorff等则指出离子液体在设计应用方面存在一定的危害,并提出应结合多学科知识对其潜在危害性进行综合评价。从离子液体的制备、再生和处置过程看:用于制备离子液体的主要原料(烷基取代咪唑、烷基取代吡啶、烷基取代盐和烷基取代铵盐等)大多是挥发性有机物;而离子液体的再生过程主要是采用具有挥发性的传统有机溶剂进行萃取的过程;某些离子液体本身是有毒且难以生物降解的。因此,在离子液体大规模应用前需对其应用风险进行评价 。

离子液体的毒性在其对生态环境的影响与应用风险评价方面起着极其重要的作用。近年来有关离子液体毒性方面的研究却远远滞后于离子液体物性及应用研究,直到最近才有少量报道 。