离子型有机多孔聚合物的制备及其烟气脱硫耦合脱碳性质

摘要

高效经济地消除燃煤烟气中的SO_(2)和CO_(2)对生态环境具有重要意义,但开发具有高捕集能力、高选择性和良好稳定性的吸附剂仍然是一个挑战。本文通过靛红与芳香族单体(三蝶烯)在超酸性条件下反应得到了性质稳定的有机多孔聚合物吸附剂PPN-1,并对PPN-1季胺化以及离子交换获得离子型多孔聚合物PPN-1-OH。由于两种有机多孔吸附剂拥有合适的BET表面积、丰富的微孔孔道以及大量的富电子基团,PPN-1和PPN-1-OH对SO_(2)和CO_(2)具有很强的亲和力。尤其是离子型有机多孔聚合物PPN-1-OH显示出超高的静态吸附能力,在298K、0.1MPa下其SO_(2)的吸附量高达13.09mmol/g,超过了此前报道的多孔材料。基于瞬时吸附速率,理想吸附溶液理论模拟和固定床穿透实验的研究证明PPN-1-OH具有卓越的SO_(2)动态吸附容量和选择性。在三组分混合气体(SO_(2)/CO_(2)/N_(2)=0.2/9/90.8,体积比)动态固定床穿透实验中,PPN-1-OH的SO_(2)吸附量高达1.81mmol/g,SO_(2)/CO_(2)选择性突破211。理论分析表明PPN-1-OH微孔孔道内大量的羟基基团能显著增强骨架与SO_(2)之间的结合力,有效地提高吸附容量和选择性。