NH₃是一种重要的化工原料，同时也是大气污染物之一，含NH₃尾气的分离和回收技术是改善生态环境并实现NH3资源化利用的重要手段。目前工业常采用水洗法和酸洗法进行NH₃的分离与回收。然而，水洗法会造成巨大的耗水量和再生能耗，酸洗法则NH₃回收率低且会造成二次污染，均不符合绿色可持续发展的理念。离子液体法不仅能够实现NH₃的分离与资源化利用，而且此过程无污染物排放，是一种绿色可持续发展的新工艺。
　　中科院过程所离子液体研究团队在Journal of Molecular Liquids上发表了题为"Experimental and thermodynamic analysis of NH₃ absorption in dual-functionalized pyridinium-based ionic liquids"的文章，详细研究了吡啶基质子型离子液体对NH3的吸收性能，并结合热力学模型对离子液体吸收NH₃过程中的热力学性质进行了分析。研究表明，吡啶基质子型离子液体展现出高的NH₃溶解度（见表1），具有广阔的应用前景。同时该研究通过反应平衡热力学模型（Reaction Equilibrium Thermodynamic Model，RETM）对吡啶基质子型离子液体中的NH₃吸收等温线进行了拟合（见图1），结果表明该模型对此过程具有良好的适用性，并且拟合参数K和H（见图2）反应出此NH₃吸收过程存在弱化学与氢键的协同作用，与我们先前工作具有一致性。通过进一步对离子液体吸收NH₃过程的热力学性质如焓变ΔH、熵变ΔS和吉布斯自由能变ΔG的分析，发现该过程为常温下自发且混乱自由度减小的过程，且焓变值的大小是决定NH₃吸收量的第一驱动力。
　　该项工作采用了离子液体法吸收分离NH₃，不仅展现了高效的NH₃吸收量，同时获得了离子液体在NH₃吸收过程中的热力学性质，对于工业过程设计以及经济效益等方面具有重要的指导意义。

表1. 离子液体中NH₃吸收性能对比

图1. 反应平衡热力学模型及NH₃吸收等温线拟合

图2. 不同温度条件下NH₃吸收的K (a)和H (b)值

原文链接：

https://doi.org/10.1016/j.molliq.2020.114601

文章信息：

Lei Yuan, Hongshuai Gao*, Haiyan Jiang, Shaojuan Zeng, Tao Li, Baozeng Ren, Xiangping Zhang*. Experimental and thermodynamic analysis of NH₃ absorption in dual-functionalized pyridinium-based ionic liquids. Journal of Molecular Liquids, DOI: 10.1016/j.molliq.2020.114601