基于克劳斯反应的烟气脱硫功能化离子液体再生的研究的开题报告.docx

基于克劳斯反应的烟气脱硫功能化离子液体再生的研究的开题报告
一、研究背景
煤炭是目前全球最主要的能源种类之一，其使用不仅能带来巨大的经济利益，也能满足人类对能源的基本需求。然而，煤炭使用也带来了大量的环境问题，其中最为严重的问题之一就是煤炭燃烧所排放的二氧化硫（SO2）对大气环境的污染。SO2不仅会引起酸雨，还会对人体健康造成威胁，因此，对煤炭燃烧产生的SO2进行有效的脱除和处理，是当前大气污染防治的重要课题。
常用的SO2脱除方法包括湿法和干法两种。湿法脱硫方法有法尔胺法、石灰-石膏法等，其中石灰-石膏法是最为常用的湿法脱硫方法，其利用石灰石与SO2反应生成CaSO3、CaSO4来脱除SO2。但是，石灰-石膏法存在脱硫效率低、占地面积大、处理后的废渣难以排放等问题。干法脱硫方法包括反应吸附法、干法脱硫剂法、催化氧化法等，但是这些干法脱硫方法存在成本高、脱硫效率低、难以达到较高处理效果等问题。
近年来，离子液体作为一种新型的溶剂，由于其优异的物化性质，在化工、电化学、分析化学等领域得到了广泛应用。同时，离子液体还具有较好的环保性能，被认为是湿法脱硫领域替代传统脱硫剂的重要候选物质。离子液体具有很高的粘度和离子电荷密度，因此其操作成本较高，另外也存在离子液体的循环利用问题。因此，如何降低离子液体的成本、提高离子液体的循环利用率等问题，成为目前离子液体脱硫领域需要解决的问题。
二、研究内容和意义
本研究旨在通过克劳斯反应功能化离子液体，进而实现SO2的高效脱除。具体而言，将采用克劳斯反应在离子液体中催化SO2、H2O反应生成硫酸根离子，进而实现SO2的脱除。通过对离子液体反应催化的分析和表征，明确离子液体催化机制，进一步优化离子液体催化脱硫过程中的反应条件，提高脱硫效率和成本效益。
本研究的意义在于利用克劳斯反应功能化离子液体实现SO2的高效脱硫，相较于传统的湿法和干法脱硫方法，具有脱硫效率高、操作成本低、处理后产生的废物易于处理等优点。同时，本研究还将对离子液体循环利用进行深入研究，进一步降低离子液体脱硫成本。
三、研究方法
1.合成功能化离子液体。采用化学合成的方法，合成具有反应活性的氨基酸离子液体，并对其进行结构表征。
2.研究离子液体催化SO2脱除反应过程规律。采用离子色谱法、气相色谱法等手段，对离子液体在脱硫反应中的催化作用进行分析，明确反应规律与机理。
3.优化离子液体催化SO2脱除反应条件。根据催化反应规律，优化离子液体中反应物物质浓度、反应温度等反应条件，提高脱硫效率和成本效益。
4.对离子液体循环利用进行研究。采用物化性质的方法，优化离子液体的循环利用，进一步降低脱硫操作成本。
四、研究计划
研究时间：2022年3月—2023年6月
1.第一年
1.1合成氨基酸离子液体，并对其进行结构表征。
1.2分析离子液体催化SO2脱除的反应规律与机理。
1.3优化离子液体中反应物物质浓度、反应温度等反应条件，提高脱硫效率和成本效益。
2.第二年
2.1对离子液体循环利用进行深入研究，并优化离子液体的循环利用，降低脱硫操作成本。
2.2研究离子液体催化脱硫中产生的废物的处理方法，实现废物资源化。
2.3结合上述研究成果，撰写毕业论文并进行答辩。
五、预期成果
本研究旨在利用克劳斯反应功能化离子液体实现SO2的高效脱除，并研究离子液体的循环利用和废物处理等问题，预期达到以下成果：
1.合成具有反应活性的氨基酸离子液体，并对其进行结构表征。
2.分析离子液体催化SO2脱除的反应规律与机理，保证脱硫效率高和操作成本低。
3.通过优化离子液体循环利用方法，降低离子液体脱硫成本，并实现SO2产生的废物资源化处理。
4.提高对克劳斯反应功能化离子液体高效脱硫的认识，从而进一步推动离子液体在脱硫领域的应用与研究。