聚丙烯酸四甲基胍鹽的合成及其對SO-,2-的吸收性能.pdf

1、環(huán)境污染是人類面臨的重大問題之一。室溫離子液體作為一類新興的、有望替代揮發(fā)性有機化合物(VOCs)的綠色溶劑，在減小或消除化工過程中的環(huán)境污染中顯示了良好的前景，成為目前綠色化學(xué)化工的研究熱點之一。室溫離子液體可用作為催化劑應(yīng)用于某些反應(yīng)體系；一些可聚合的離子液體還可用于合成新型高分子材料，如聚電解質(zhì)材料和氣體吸收/分離材料。本文通過分子設(shè)計，首先設(shè)計、合成了一種新的含有1，1，3，3-四甲基胍陽離子的可聚合功能離子液體，然后通過自由基

2、(共)聚合反應(yīng)，首次合成了一種新的含1，1，3，3-四甲基胍陽離子的線性和交聯(lián)離子聚合物一聚(丙烯酸1，1，3，3-四甲基胍鹽)(PTMGA)及其交聯(lián)共聚物顆粒，首次研究了它們對SO2的吸收和脫吸的特性以及吸收機理，發(fā)現(xiàn)它們具有優(yōu)異的SO2吸收性能，有望用作一種新的固體脫硫劑。 首先進(jìn)行四甲基胍與丙烯酸等酸性乙烯基化合物的中和反應(yīng)，得到可聚合物的離子液體單體，如四甲基胍丙烯酸鹽(TMGA)。TMGA在室溫下是一種無色透明的離子液

3、體，其熔點Tm為-20.1℃。TMGA對SO2表現(xiàn)出一定吸收能力，但穩(wěn)定性較差，當(dāng)溫度高于100℃時即表現(xiàn)出明顯的失重，在吸收SO2時會發(fā)生部分聚合的現(xiàn)象。 其次進(jìn)行TMGA的自由基溶液聚合，得到含四甲基胍陽離子的線性聚合物PTMGA。PTMGA是一種無定型聚合物，玻璃化溫度(Tg)為93.5℃。與TMGA單體相比，PTMGA的熱穩(wěn)定性明顯提高，在溫度低于170℃時無明顯失重，但在更高的溫度下，因1，1，3，3-四甲基胍陽離子與

4、丙烯酸陰離子之間的離子鍵的斷裂而導(dǎo)致不穩(wěn)定。PTMGA對SO2吸收選擇性高、吸收容量大、吸收速率快，明顯優(yōu)于離子液體。在低溫下吸收的SO2可在高溫和/或真空條件下部分脫吸，吸收/脫吸操作可循環(huán)進(jìn)行，實現(xiàn)聚合物的循環(huán)利用。在典型的操作條件下，經(jīng)過一個吸收/脫吸循環(huán)，每克聚合物可分離出0.25-0.5克SO2。四甲基胍陽離子對SO2表現(xiàn)出可逆的化學(xué)吸收和脫吸，同時，SO2與PTMGA表現(xiàn)出良好的相容性。因此，PTMGA對SO2高效吸收是物理

5、吸附、物理吸收和化學(xué)吸收共同作用的結(jié)果。 進(jìn)一步以非極性溶劑為油相，以TMGA與水溶性雙官能團(tuán)交聯(lián)劑(CL)的混和單體水溶液為水相，采用Span類的分散劑進(jìn)行反相懸浮聚合，制得了交聯(lián)的PTMGA-CL共聚物多孔顆粒。PTMGA-CL共聚物多孔顆粒由更小的球形微粒構(gòu)成，微粒之間呈無規(guī)則排列，微粒之間具有孔隙，孔隙率達(dá)40％左右。與線性的PTMGA相比，交聯(lián)的PTMGA-CL多孔顆粒不僅具有更高的SO2平衡吸收量，而且在吸收SO2的

6、過程中聚合物形態(tài)不發(fā)生變化。在50℃常壓吸收、抽真空90℃脫吸的條件下，每個吸收/脫吸循環(huán)每克PTMGA-CL多孔顆?？煞蛛x出0.284克SO2。 含四甲基胍陽離子的線性聚合物PTMGA和交聯(lián)共聚物PTMGA-CL多孔顆粒對SO2吸收具有選擇性高、吸收能力強、吸收速度快、脫吸方便和可重復(fù)利用的特點，而且其結(jié)構(gòu)、形態(tài)具有很大的可調(diào)性，特別是后者，具有很高的應(yīng)用價值，可望成為一種新的脫硫劑，用于煙道氣脫硫及其它含SO2的氣體的凈化。