一种微米级深共晶溶剂吸收剂及其制备方法和在二氯甲烷吸收中的应用

本发明涉及挥发性有机物废气净化及气体吸收材料，尤其涉及一种微米级深共晶溶剂吸收剂及其制备方法和在二氯甲烷吸收中的应用。

背景技术：

1、挥发性有机物（vocs）的高效治理是大气污染物深度减排的重点方向。二氯甲烷（dcm）是化工、制药等领域广泛使用的典型卤代烃溶剂，其挥发性较强，在生产和使用过程中容易随尾气排放，因而对其进行高效捕集和净化具有现实意义。

2、目前，吸收法因操作条件温和、适用浓度范围较宽以及便于与现有废气处理装置结合，在二氯甲烷废气治理中具有较好的应用前景。深共晶溶剂（dess）作为一种新型绿色溶剂，具有低蒸气压、组成可调和吸收性能可设计等特点，近年来被用于挥发性有机物吸收材料的开发。现有液态深共晶溶剂用于二氯甲烷吸收时，通常依赖气液接触实现传质，实际接触面积受液体形态和接触方式影响，吸收达到平衡所需时间较长；同时，二氯甲烷由气相进入液态吸收剂内部时仍需经历液相扩散过程，液态吸收剂的分散程度不足会影响有效吸收位点的利用，从而限制吸收容量的进一步提升；此外，液态吸收剂在吸收-解吸循环过程中需兼顾吸收速率、解吸效率和重复使用性能，对吸收剂形态及传质效率提出了更高要求。

3、因此，亟需开发一种适用于二氯甲烷吸收的微米级深共晶溶剂吸收剂及其制备方法，使其在保持深共晶溶剂对二氯甲烷吸收能力的基础上，提高吸收剂与气体的有效接触程度，降低传质阻力，缩短吸收平衡时间，并改善吸收容量和循环再生性能，以满足二氯甲烷废气高效治理和吸收剂重复利用的需求。

技术实现思路

1、本发明克服了现有技术的不足，提供一种微米级深共晶溶剂吸收剂及其制备方法和在二氯甲烷吸收中的应用。吸收剂以疏水深共晶溶剂作为液相内核，以疏水纳米二氧化硅颗粒作为颗粒稳定壳层，通过微米级核壳界面增大气液接触面积和缩短二氯甲烷向液相内核中的传质路径，实现更快的吸收响应和更短的吸收平衡时间。

2、为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：一种微米级深共晶溶剂吸收剂的制备方法，包括以下步骤：

3、s1、将萜类氢键受体与脂肪酸氢键供体混合并加热搅拌，得到疏水深共晶溶剂；所述萜类氢键受体选自薄荷醇和麝香草酚中的任意一种，所述脂肪酸氢键供体选自辛酸和癸酸中的任意一种；

4、s2、将所述疏水深共晶溶剂分次加入疏水纳米二氧化硅中并进行高速剪切分散，得到具有核壳结构的微米级深共晶溶剂吸收剂，其内核为液相疏水深共晶溶剂，壳层为疏水纳米二氧化硅。

5、本发明一个较佳实施例中，步骤s1中，所述萜类氢键受体与所述脂肪酸氢键供体的摩尔比为（1:3）-（3:2）；加热温度为65-75℃，加热时间为1-2h。

6、本发明一个较佳实施例中，步骤s1中，所述萜类氢键受体选自麝香草酚，所述脂肪酸氢键供体选自辛酸。

7、本发明一个较佳实施例中，所述麝香草酚与所述辛酸的摩尔比为1:（0.8-1.2）。

8、本发明一个较佳实施例中，步骤s2中，所述疏水纳米二氧化硅与所述疏水深共晶溶剂的质量比为（1:2）-（2:1）。

9、本发明一个较佳实施例中，步骤s2中，所述疏水纳米二氧化硅的比表面积为200-300m2/g，孔径为7-40nm。

10、本发明一个较佳实施例中，步骤s2中，所述高速剪切分散的转速为10000-14000r/min，单次剪切分散时间为20-60s，间歇时间为5-20s，重复剪切分散2-8次。

11、本发明一个较佳实施例中，所述微米级深共晶溶剂吸收剂为核壳型微米级颗粒，内核为液相疏水深共晶溶剂，壳层为疏水纳米二氧化硅；所述微米级深共晶溶剂吸收剂的粒径小于60μm，主要粒径分布于8-12μm。

12、本发明一个较佳实施例中，所述微米级深共晶溶剂吸收剂用于二氯甲烷的吸收。

13、本发明一个较佳实施例中，所述微米级深共晶溶剂吸收剂吸收二氯甲烷后，于333.15k、真空条件下解吸再生，循环使用。

14、本发明解决了背景技术中存在的缺陷，本发明具备以下有益效果：

15、本发明以深共晶溶剂作为液相内核，以纳米二氧化硅颗粒作为壳层，通过高速剪切分散形成具有核壳结构的微米级深共晶溶剂吸收剂，使原本呈连续液相的深共晶溶剂转变为多个彼此分散的微米级液相吸收单元。该结构改变了二氯甲烷与液态深共晶溶剂的接触和扩散方式，增大有效气液接触程度并缩短二氯甲烷进入液相吸收组分的传质距离，从而降低液相传质对吸收过程的限制。相较于直接采用液态深共晶溶剂，本发明能够加快二氯甲烷的吸收过程，缩短达到吸收平衡所需的时间。

16、本发明采用疏水纳米二氧化硅颗粒构筑多孔壳层，使微米级深共晶溶剂吸收剂兼具粉体分散形态和液相吸收内核。多孔壳层一方面能够包覆并稳定液态深共晶溶剂液滴，使其形成可分散的颗粒状吸收剂；另一方面能够为二氯甲烷向液相内核扩散提供通道。微米级深共晶溶剂吸收剂在保持深共晶溶剂对二氯甲烷吸收作用的同时，获得了更充分的外部接触界面和更短的内部扩散距离。相较于常规液态吸收剂，本发明微米级深共晶溶剂吸收剂进一步提高二氯甲烷的平衡吸收能力，并实现吸收速率与吸收容量的协同改善。

17、本发明形成的微米级核壳结构在保持疏水深共晶溶剂可逆吸收二氯甲烷特性的基础上，将液相吸收剂分散并稳定于疏水纳米二氧化硅颗粒形成的壳层内部。在解吸过程中，已吸收的二氯甲烷能够沿短传质路径由液相内核向外释放，从而有利于吸收剂的解吸再生；经过吸收-解吸过程后，吸收剂仍能够用于二氯甲烷吸收。本发明在强化二氯甲烷吸收性能的同时兼顾了吸收剂的再生和重复使用性能，更适于二氯甲烷废气的循环吸收处理。

1.一种微米级深共晶溶剂吸收剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种微米级深共晶溶剂吸收剂的制备方法，其特征在于：步骤s1中，所述萜类氢键受体与所述脂肪酸氢键供体的摩尔比为（1:3）-（3:2）；所述加热温度为65-75℃，加热时间为1-2h。

3.根据权利要求2所述的一种微米级深共晶溶剂吸收剂的制备方法，其特征在于：步骤s1中，所述萜类氢键受体选自麝香草酚，所述脂肪酸氢键供体选自辛酸。

4.根据权利要求3所述的一种微米级深共晶溶剂吸收剂的制备方法，其特征在于：所述麝香草酚与所述辛酸的摩尔比为1:（0.8-1.2）。

5.根据权利要求1所述的一种微米级深共晶溶剂吸收剂的制备方法，其特征在于：步骤s2中，所述疏水纳米二氧化硅与所述疏水深共晶溶剂的质量比为（1:2）-（2:1）。

6.根据权利要求1所述的一种微米级深共晶溶剂吸收剂的制备方法，其特征在于：步骤s2中，所述疏水纳米二氧化硅的比表面积为200-300m2/g，孔径为7-40nm。

7.根据权利要求1所述的一种微米级深共晶溶剂吸收剂的制备方法，其特征在于：步骤s2中，所述高速剪切分散的转速为10000-14000r/min，单次剪切分散时间为20-60s，间歇时间为5-20s，重复剪切分散2-8次。

8.一种由权利要求1-7中任一项所述制备方法制得的微米级深共晶溶剂吸收剂，其特征在于：所述微米级深共晶溶剂吸收剂为核壳型微米级颗粒，内核为液相疏水深共晶溶剂，壳层为疏水纳米二氧化硅；所述微米级深共晶溶剂吸收剂的粒径小于60μm，主要粒径分布于8-12μm。

9.一种如权利要求8所述的微米级深共晶溶剂吸收剂在二氯甲烷吸收中的应用。

10.一种如权利要求9所述的微米级深共晶溶剂吸收剂在二氯甲烷吸收中的应用，其特征在于：所述微米级深共晶溶剂吸收剂吸收二氯甲烷后，于333.15k、真空条件下解吸再生，循环使用。