DBU/甘油/CO2反應過程及動力學

張猛，魯厚芳，梁斌，劉穎穎，郝曉剛

（1四川大學化學工程學院，四川 成都 610065；2四川大學新能源與低碳技術研究院，四川 成都 610065；3太原理工大學化學工程系，山西 太原 030024）

DBU/甘油/CO2反應過程及動力學

張猛1，2，魯厚芳1，2，梁斌1，2，劉穎穎2，郝曉剛3

（1四川大學化學工程學院，四川 成都 610065；2四川大學新能源與低碳技術研究院，四川 成都 610065；3太原理工大學化學工程系，山西 太原 030024）

1，8-二氮朵雙環(huán)［5.4.0］十一碳-7-烯（DBU）-甘油溶液作為一種新型溶劑，具有低熱容、高沸點等優(yōu)點，目前被廣泛研究應用于化學合成和產(chǎn)物分離等。本文考察了不同摩爾比的DBU-甘油溶液吸收CO2效果，測定了不同摩爾比的DBU-甘油溶液吸收CO2反應過程中體系的黏度變化，研究了DBU-甘油溶液吸收CO2反應的動力學。結果表明，在反應溫度25℃、CO2氣體流速為238mL/min的條件下，DBU與甘油摩爾比為0.49～1的溶液對CO2的吸收量可在120min的反應時間內達到10.88g/100g溶液；DBU與甘油摩爾比為0.49∶1和1.12∶1的溶液在吸收 CO2后體系的黏度顯著增大，而 DBU與甘油摩爾比為 0.11∶1和 3.43∶1的溶液在吸收 CO2后

1，8-二氮朵雙環(huán)［5.4.0］十一碳-7-烯；甘油；二氧化碳；黏度；反應動力學

綠色化學反應因其具有高效、經(jīng)濟且對環(huán)境不造成有害影響等特點，已成為當前化學與化工研究的熱點之一。大多數(shù)化學合成與分離中需要使用有機溶劑，分離有機溶劑時需要消耗大量能量，而且許多有機溶劑具有揮發(fā)性，使用過程中容易對環(huán)境造成污染［1］。因此，尋找高效節(jié)能且對環(huán)境友好的新型溶劑體系對綠色化學的實現(xiàn)具有重要的現(xiàn)實意義。

JESSOP等［2］發(fā)現(xiàn)脒類或胍類與醇混合形成的溶液，能與酸性氣體（如 CO2、SO2）反應并發(fā)生極性轉變，由分子化合物轉變?yōu)殡x子化合物，而該離子化合物在通入惰性氣體（如N2）或被加熱后又能釋放出酸性氣體并重新回到分子化合物狀態(tài)［3-4］。這類溶劑不僅揮發(fā)性低，而且能夠通過溫和條件下酸性氣體的吸收和解吸實現(xiàn)極性的轉變，從而可以使反應與分離通過相轉移耦合，減少溶劑的使用和分離能耗，具有環(huán)境友好的特點［2］。

轉極性溶劑有很多方面的應用。在分離方面，轉極性溶劑可應用于大豆油的萃取分離［5］；在生物質轉化中，轉極性溶劑可以作為高效反應介質用于纖維素酯的合成以及三?；视王サ霓D酯化［6-8］。此外，由于轉極性溶劑結合CO2的化學鍵鍵能是傳統(tǒng)離子液體結合 CO2的兩倍之多且對 CO2吸收容量大，即使在常壓下也能夠有效地吸收 CO2［9］，故亦被應用于CO2的捕集。

1，8-二氮雜雙環(huán)［5.4.0］十一碳-7-烯（DBU）是轉極性溶劑中使用較多、相對廉價的一種有機堿［10］，可以作為酯交換反應生產(chǎn)生物柴油的催化劑［11］，反應后生物柴油相殘留的DBU和甘油可以通過通入CO2生成極性的離子化合物從甲酯相分離出來，使甲酯相得到凈化，從而避免水洗除雜產(chǎn)生大量的廢水以及蒸餾操作帶來的高能耗。甘油是生物柴油生產(chǎn)過程中的副產(chǎn)物，具有沸點高不易揮發(fā)的特點。隨著全球生物柴油的大量生產(chǎn)，過量的廉價甘油急需找到出路。利用 DBU、甘油溶液捕集CO2是一種新思路。富麗娟等［12］研究了DBU、甘油和CO2形成的離子化合物的組成、結構及穩(wěn)定性。深入研究DBU、甘油和CO2反應過程及其動力學，可以對此類轉極性溶劑的廣泛應用提供重要的基礎。本文對DBU、甘油體系吸收CO2的反應過程及動力學進行了研究，旨在探討此反應過程特性及反應速率。

1 實驗部分

1.1 原料及儀器

DBU（99%，上海貝合化工，水分含量0.15%）裝入試劑瓶存于干燥器內備用。CO2（99%，成都市東風氣體）用硅膠柱干燥，甘油（99.5%，成都市科龍試劑，水分含量0.23%）。低溫恒溫水?。ㄠ嵵蓍L城科工貿）、質量流量控制器（北京七星華創(chuàng)電子）、自動水分滴定儀（上海安亭電子儀器），ML分析天平（梅特勒-托利多儀器），平氏黏度儀（大連分析儀器）。

1.2 實驗方法

將裝有一定比例DBU-甘油溶液的100 mL單口圓底燒瓶置于低溫恒溫水浴內，磁力攪拌。CO2流經(jīng)硅膠柱干燥后再經(jīng)質量流量控制器進入燒瓶，經(jīng)內徑為3mm的通氣管通入溶液底部，未反應的CO2氣體經(jīng)出口端的質量流量控制器離開體系，反應過程中通過質量流量控制器記錄進出口的 CO2流量，通過積分計算出不同時刻體系吸收的CO2質量，當體系進出口端的CO2流量差值＜2 mL/min時，認為吸收反應已經(jīng)達到了平衡。

1.3 計算公式

由于DBU與CO2以1∶1的摩爾比進行反應，所以DBU的轉化率可以通過式（1）進行計算。

2 結果與討論

DBU、甘油和 CO2存在如式（2）～式（4）所示反應［13］。OSTONEN等［14］研究發(fā)現(xiàn)，在甘油過量的DBU-甘油溶液中，CO2只與甘油分子的一個伯羥基發(fā)生反應，而在DBU過量的DBU-甘油溶液中，CO2主要與甘油分子中的2個或者3個羥基發(fā)生反應。富麗娟等［12］的進一步研究表明，在DBU與甘油摩爾比為3∶1、反應溫度為50℃的條件下，DBU/甘油/CO2的反應中仲羥基幾乎沒有發(fā)生反應，也即式（4）幾乎沒有發(fā)生，反應以式（2）和式（3）為主，DBU/甘油/CO2反應中只有一個伯羥基參與反應形成的離子化合物的摩爾分數(shù)約為0.66，甘油中兩個伯羥基都參與反應形成的離子化合物的摩爾分數(shù)約為0.34。在甘油過量的條件下，DBU優(yōu)先反應甘油的一個伯羥基，隨著 DBU濃度變大，才會發(fā)生反應式（3）。

2.1 DBU/甘油/CO2的反應過程

DBU和甘油能夠很好地互溶，DBU-甘油溶液吸收CO2是氣液反應，研究液相與氣相的反應過程需考慮氣相在液相的物理吸收。OSTONEN等［14］研究發(fā)現(xiàn)在50℃、常壓下CO2在DBU和甘油中的溶解度都非常低，分別為1.14%和0.10%。DBU和甘油的混合溶液吸收CO2過程放熱顯著［14］，低溫有利于化學吸收的進行。本文首先研究了較低溫度15～45 ℃下CO2分別在DBU和甘油中的物理吸收，結果見表1。

表1 CO2在甘油和DBU中的溶解度

從表1中可以看出，在15～45℃下，CO2在甘油中的溶解度較低，均小于0.2%，在DBU中的溶解度約為2%，溫度對其影響較小。

2.1.1 攪拌強度和CO2流速對DBU-甘油溶液吸收CO2的影響

攪拌強度和CO2流速是影響氣液接觸的重要因素，對此反應傳質會產(chǎn)生直接的影響。為了確定消除擴散的影響，分別考察了不同攪拌轉速以及不同CO2氣體流速對DBU轉化率的影響。

采用DBU與甘油摩爾比為0.11∶1的溶液，攪拌轉速從450r/min到950r/min逐漸增大，在25 ℃下分別測定了不同攪拌轉速下DBU的轉化率（表2）。每組實驗重復3次，誤差范圍為0.32%～2.57%。

由表2可以看出，隨著攪拌增強，DBU轉化率逐漸增加，超過一定程度后，轉化率趨于穩(wěn)定。這是由于增大攪拌強度可以促進氣液兩相的混合，使通入的CO2氣泡破碎形成更小的氣泡，增大了CO2與 DBU-甘油溶液的接觸面積，進而強化氣液兩相間的傳質，提高傳質速率，促進反應的進行。當攪拌轉速增大到575r/min之后，高于575r/min轉速后繼續(xù)增大攪拌強度，DBU轉化率的增加很?。ǎ?.83%），此時攪拌對氣泡破碎的影響不再明顯。因此，當攪拌轉速大于575r/min后攪拌對DBU轉化率的影響可以忽略。

此外，通過改變CO2氣體流速研究了DBU轉化率的變化。圖1是在25℃、825r/min攪拌轉速下CO2在不同流速條件下 DBU與甘油摩爾比為0.11∶1溶液中DBU的轉化率隨時間變化曲線。

表2 不同攪拌轉速下不同反應時刻DBU的轉化率

圖1 不同CO2氣體流速下DBU轉化率隨時間的變化曲線

從圖 1可以看出，隨著 CO2氣體流速從40mL/min增加至238 mL/min，反應相同時間DBU的轉化率逐漸增大。當CO2氣體流速從238 mL/min繼續(xù)增加至555 mL/min時，反應相同時間DBU的轉化率差別很小（＜3%），即當CO2氣速大于238 mL/min后繼續(xù)增大 CO2氣體流速對吸收反應的影響可以忽略，可以認為此時傳質的影響已經(jīng)消除。

2.1.2 黏度對DBU-甘油溶液吸收CO2的影響

在DBU-甘油溶液吸收CO2過程中，隨著反應的進行，生成的離子化合物量增加，體系的黏度會逐漸發(fā)生變化。首先研究了DBU和甘油及其不同組成下溶液的黏度。

由表 3可以看出，甘油的黏度遠遠高于 DBU的黏度，當甘油中加入DBU后，隨著DBU含量的增加，溶液的黏度先逐漸增大，再逐漸降低。

表3 不同摩爾比的DBU-甘油溶液的黏度（25 ℃）

隨著 DBU與甘油摩爾比從 0.11∶1增加到1.12∶1，混合后的DBU-甘油溶液黏度均大于純甘油的黏度，這是由于強堿性的 DBU與弱酸性的甘油發(fā)生相互作用［15］，產(chǎn)生了結合甘油質子氫的DBU正離子和失去一個質子氫的甘油負離子［式（5）］，正負離子間的相互吸引力大于甘油分子與甘油分子相互作用力以及DBU分子與DBU分子相互作用力，從而混合溶液的黏度高于甘油黏度；當 DBU與甘油摩爾比提高至0.49∶1后，繼續(xù)增加DBU含量，混合溶液的黏度開始逐漸降低，此時，由于體系中DBU量逐漸增多直至超過反應計量比，DBU作為溶劑稀釋了混合溶液，使得結合甘油質子氫的DBU正離子和失去一個質子氫的甘油負離子的相互作用減弱，致使混合溶液黏度逐漸降低。

DBU-甘油溶液吸收CO2后會生成離子化合物，體系的黏度會進一步發(fā)生變化，對反應也可能產(chǎn)生影響。測定了不同組成的DBU-甘油溶液吸收CO2后體系黏度隨CO2吸收量的變化曲線，結果見圖2。

圖2 不同摩爾比DBU-甘油溶液吸收CO2后溶液黏度（25℃）隨吸收量的變化

從圖2可以看出，DBU與甘油摩爾比為0.11∶1的溶液中，體系黏度隨CO2吸收量的增加無顯著變化。當DBU與甘油的摩爾比分別為0.49∶1、1.12∶1和3.43∶1時，隨著CO2的吸收量增加，體系的黏度逐漸增大。這是由于在同一CO2吸收量下，隨著體系 DBU含量的升高，生成的離子化合物在體系內所占比例逐漸增大，而實驗發(fā)現(xiàn) DBU和甘油黏度小于產(chǎn)物離子化合物的黏度，離子化合物含量提高對溶液黏度的影響逐漸顯著，體系黏度不斷增加。在DBU與甘油摩爾比為3.43∶1的溶液中，生成的離子化合物的摩爾含量?。ǎ?.0%），大量低黏度的DBU（8.402mm2/s）起到了稀釋溶液的作用，所以混合溶液黏度增加較小，而在DBU與甘油摩爾比分別為0.49∶1、1.12∶1的DBU-甘油溶液體系吸收CO2后生成的離子化合物所占比例高，體系黏度隨著CO2吸收量的增加而顯著增大。此外實驗發(fā)現(xiàn)，當DBU與甘油摩爾比增至10∶1時，通入CO2后體系2min內迅速產(chǎn)生白色沉淀，體系的黏度不易測定，因此后續(xù)過程只考察了體系是液體時的情況。

為了進一步研究體系黏度的變化對 DBU-甘油溶液吸收CO2效果的影響，圖3給出了DBU和甘油摩爾比分別為0.11∶1和0.49∶1的溶液吸收CO2時DBU轉化率隨時間變化曲線。

由圖3可以看出，在30min內，相同時刻兩個組成下的 DBU轉化率十分接近，30min可以達到70%左右，30min后，在DBU和甘油摩爾比為0.49∶1的溶液中，DBU轉化率隨時間增加越來越緩慢，60min后體系吸收CO2十分困難，此時DBU轉化率達到78.64%，而此時DBU和甘油摩爾比為0.11∶1的溶液中DBU轉化率仍在不斷升高，60min時達到89.52%。這是因為DBU、甘油和CO2反應生成的離子化合物黏度遠遠高于DBU和甘油的黏度，且同一反應時刻DBU和甘油摩爾比為0.49∶1的溶液中生成的離子化合物的含量大于 DBU和甘油摩爾比為0.11∶1的溶液中離子化合物的含量。隨著反應的進行，兩組DBU-甘油溶液中DBU和甘油不斷減少，產(chǎn)物逐漸增多，結合圖2，DBU和甘油摩爾比為 0.49∶1的溶液體系的黏度遠遠大于DBU和甘油摩爾比為0.11∶1的溶液，攪拌越來越困難，不利于溶液對CO2的吸收。

圖3 不同組成DBU-甘油溶液吸收CO2時DBU轉化率隨時間的變化曲線

DBU-甘油溶液的黏度變化不僅影響 CO2吸收速率，還會影響CO2吸收效果。表4是DBU和甘油的摩爾比分別為 0.11∶1、0.49∶1、1.12∶1、1.81∶1、4.15∶1的DBU-甘油溶液在相同反應條件下對CO2的吸收量。

表4 不同濃度的DBU-甘油溶液吸收CO2的量

從式（2）～式（4）可知，理論上每吸收1mol CO2消耗1mol DBU，1mol甘油能夠和3mol CO2完全反應。從表4可以看出，溶液對CO2的化學吸收能力分別遠大于DBU和甘油對CO2物理吸收能力。當DBU和甘油的摩爾比小于1.81∶1時，不足以使甘油的3個羥基完全反應，理論上化學吸收的CO2不超過DBU的物質的量，結合DBU、甘油與CO2的反應方程式可以看出，DBU-甘油溶液吸收CO2過程只發(fā)生了反應式（2）。當DBU和甘油的摩爾比達到4.15∶1時，120 min后體系吸收的CO2物質的量大于甘油的物質的量，根據(jù)反應方程式可以看出，反應式（2）已經(jīng)進行完全，并進一步發(fā)生反應式（3）。

理論上完全反應時，DBU和甘油摩爾比分別為0.11∶1、0.49∶1、1.12∶1、1.81∶1、4.15∶1時，每 100g溶液能夠吸收 CO2的質量分別為 4.45g、12.95g、18.78g、21.68g和18.25g。而實際反應120min后，CO2的吸收量均低于理論值。當體系中 DBU與甘油摩爾比為0.11∶1時，由于吸收CO2后體系黏度變化不大，120min后吸收的CO2等于DBU摩爾數(shù)，反應進行得較為徹底。隨著DBU與甘油摩爾比從0.49∶1逐漸升高至1.12∶1、1.81∶1，吸收CO2后體系黏度增加顯著，不利于吸收反應的進行，所以CO2的吸收量低于理論化學反應量，體系黏度越高，影響越顯著。當摩爾比增加至4.15∶1時，空間位阻作用使得甘油的3個羥基完全反應十分困難，120min并不能使反應進行徹底，因而CO2的吸收量也低于理論化學反應量。

2.2 DBU/甘油/CO2反應動力學

設DBU/甘油/CO2反應的速率方程見式（6）。

在CO2分壓不變、甘油大量過量的條件下，可以假設甘油濃度不變，因此得到式（7）、式（8）。

對式（8）兩邊求對數(shù)，則有式（9）。

2.2.1 DBU的反應級數(shù)

采用 825r/min攪拌轉速、238mL/min的 CO2氣體流速，研究 DBU的反應級數(shù)，此時可認為擴散影響已消除。分別考察了常壓不同溫度下（20℃、25℃、30℃、35℃）DBU與甘油摩爾比為0.11∶1時DBU-甘油溶液對CO2吸收情況（圖4）。

從圖4可以看出，隨著溫度從20℃升高到35℃，同一時刻DBU的轉化率顯著提高。

假設反應速率對 DBU濃度呈一級反應，應有式（10）。

將圖 4中數(shù)據(jù)進行擬合，可以得到反應時間 t與ln［1/（1-xDBU）］的關系（圖5和表5）。

由圖5和表5可以看出，ln［1/（1-xDBU）］與時間t呈良好的線性關系，反應速率常數(shù)隨溫度升高逐漸增大。這表明，在實驗條件下 DBU濃度對反應速率符合一級關系，提高溫度可以有效提高反應速率。

根據(jù)阿累尼烏斯定律［式（11）］，利用表 5的結果，進行數(shù)據(jù)擬合求取反應的活化能，結果如圖 6所示，得到的活化能E=40.44kJ/mol。

圖4 不同溫度下DBU轉化率隨時間變化曲線

圖5 反應時間t與ln［1/（1-xDBU）］的關系

表5 不同溫度下的反應速率常數(shù)

圖6 反應速率常數(shù)與溫度的關系

2.2.2 CO2分壓對DBU/甘油/CO2反應的影響

CO2在 DBU和甘油體系中的吸收與其分壓有關，為了研究反應速率與CO2濃度的關系，實驗通過往CO2中加入氮氣的方式改變CO2分壓，考察了不同CO2分壓下DBU的轉化率。在825r/min攪拌轉速、25 ℃反應溫度下，考察DBU與甘油摩爾比為0.11∶1時DBU-甘油溶液對CO2吸收情況，結果見圖7。

圖7 不同CO2分壓下DBU的轉化率曲線

從圖7可以看出，隨著CO2的分壓從0.070MPa減小到0.015MPa，同一時刻DBU的轉化率顯著降低，一方面，CO2分壓越低，它在DBU和甘油中的溶解度越低［14］，這導致液相中的CO2濃度也越低，因此降低了反應速率；另一方面，氮氣作為惰性氣體，有促進DBU/甘油/CO2形成的離子化合物解吸的作用，阻礙了吸收反應的進行［13］。

根據(jù)式（10），對圖7中的數(shù)據(jù)進行擬合，結果見圖8和表6。

根據(jù)不同分壓下反應速率常數(shù)kDBU，代入式（9）中，由于DBU與甘油的摩爾比為0.11∶1，甘油大大過量，其濃度在體系中可以認為基本不變，因此β ln（CGly）+lnk可視為常數(shù)，將lnkDBU與lnPCO2作圖，可以得到斜率γ即為該反應中CO2的反應級數(shù)，結果如圖9所示。

從圖9可以看出，lnkDBU與lnPCO2的線性關系較好，斜率近似為0.5，因此反應對CO2的分壓可視為0.5級。此外根據(jù)圖9和式（9）可得截距，即得式（12）、式（13）。

即 k1=0.22。

故甘油大大過量時，DBU/甘油/CO2反應速率常數(shù)k1在25℃時為0.22min-1·MPa-0.5，反應的速率方程為

表6 不同CO2分壓下的反應速率常數(shù)

圖8 不同CO2分壓下反應時間t與ln［1/（1-xDBU）］的關系

圖9 反應速率常數(shù)與CO2分壓的關系

3 結 論

本文對20～35℃下DBU-甘油溶液吸收CO2進行研究，考察了不同濃度的DBU、甘油溶液吸收特點及吸收效果。結果表明，吸收CO2后溶液黏度會發(fā)生變化，CO2吸收量小于3.5g/100g溶液時，DBU與甘油摩爾比為0.49∶1和1.12∶1的溶液黏度顯著增大，遠遠高于混合溶液的初始黏度，而DBU與甘油摩爾比為0.11∶1和3.43∶1的溶液在吸收CO2后黏度變化較小；在25℃、CO2流速為238mL/min，吸收 120 min，DBU與甘油摩爾比為 0.49∶1的DBU-甘油溶液對CO2的吸收量可達到10.88g/100g溶液。動力學研究表明，在20～35℃溫度范圍內，甘油大大過量條件下，DBU/甘油/CO2反應中DBU的反應級數(shù)為1，CO2的反應級數(shù)為0.5，反應速率常數(shù)在25℃時為0.22min-1·MPa-0.5，反應的活化能為40.44kJ/mol。

符 號 說 明

CDBU——DBU的濃度，mol/L

CGly——甘油的濃度，mol/L

k——反應速率常數(shù)

kDBU——DBU的反應速率常數(shù)，min-1；

nCO2——體系化學吸收的CO2的物質的量，mol

nDBU——體系中DBU的物質的量，mol

PCO2——CO2的分壓，MPa

r——反應速率，mol/（L·min）

［1］ JESSOP P G. Switchable solvents as media for synthesis and separations ［J］. Aldrichimica Acta，2015，1：18.

［2］ JESSOP P G，HELDEBRANT D J，LI X W，et al. Green chemistry：reversible nonpolar-to-polar solvent［J］. Nature，2005，436（7054）：1102-1102.

［3］ HELDEBRANT D J，KOECH P K，ANG M T C，et al. Reversible zwitterionic liquids，the reaction of alkanol guanidines，alkanol amidines，and diamines with CO2［J］. Green Chemistry，2010，12（4）：713-721.

［4］ HELDEBRANT D J，KOECH P K，RAINBOLT J E，et al. 10th International Conference on Greenhouse Gas Control Technologies［C］. Amsterdam Netherlands：GALE J，HENDRIKS C，TURKENBERG W，2011：216-223.

［5］ PHAN L，BROWN H，WHITE J，et al. Soybean oil extraction and separation using switchable or expanded solvents［J］. Green Chemistry，2009，11（12）：2061-2061.

［6］ SALIU F，ORLANDI M. In situ alcoholysis of triacylglycerols by application of switchable-polarity solvents. A new derivatization procedure for the gas-chromatographic analysis of vegetable oils［J］. Analytical and Bioanalytical Chemistry，2013，405（26）：8677-8684.

［7］ XUE D，MU Y，MAO Y，et al. Kinetics of DBU-catalyzed transesterification for biodiesel in the DBU-ethanolswitchable-polarity solvent［J］. Green Chemistry，2014，16（6）：3218-3223.

［8］ YANG Y，XIE H，LIU E. Acylation of cellulose in reversible ionic liquids［J］. Green Chemistry，2014，16（6）：3018-3023.

［9］ PRIVALOVA E，NURMI M，MARNON M，et al. CO2removal with‘switchable' versus ‘classical' ionic liquids［J］. Separation and Purification Technology，2012，97：42-50.

［10］ FENG X，SHEN L，WANG R，et al. Synthesis and application of DBU［J］. Chemical Industry and Engineering Progress，2013，1：034.

［11］ TAYLOR J E，BULL S D，WILLIAMS J M. Amidines，isothioureas，and guanidines as nucleophilic catalysts［J］. Chemical Society Reviews，2012，41（6）：2109-2121.

［12］ 富麗娟，劉穎穎，魯厚芳，等. 醇羥基反應活性與 DBU/C3-醇/CO2離子化合物穩(wěn)定性［J］. 化工學報，2015，66（10）：4163-4169.

［13］ ANUGWOM I，MAKI-ARVELA P，VIRTANEN P，et al. Switchable ionic liquids（SILs）based on glycerol and acid gases［J］. RSC Advances，2011，1（3）：452-457.

［14］ OSTONEN A，SAPEI E，UUSI-KYYNY P，et al. Measurements and modeling of CO2solubility in 1，8-diazabicyclo-［5.4.0］-undec-7-eneglycerol solutions［J］. Fluid Phase Equilibria，2014，374：25-36.

［15］ MUNSHI M K，GADE S M，MANE M V，et al. 1，8-Diazabicyclo［5.4.0］ undec-7-ene （DBU）：a highly efficient catalyst in glycerol carbonate synthesis［J］. Journal of Molecular Catalysis A：Chemical，2014，391：144-149.

Reaction progress and kinetics of CO2with glycerol in the presence of DBU

ZHANG Meng1，2，LU Houfang1，2，LIANG Bin1，2，LIU Yingying2，HAO Xiaogang3
（1College of Chemical Engineering，Sichuan University，Chengdu 610065，Sichuan，China；2Institute of New Energy and Low-carbon Technology，Sichuan University，Chengdu 610065，Sichuan，China；3Taiyuan University of Technology，Taiyuan 030024，Shanxi，China）

1，8-diazabicyclo［5.4.0］ undec-7-ene（DBU）/glycerol solution used as a new solvent，which has low heat capacity and high boiling point，has been widely studied in chemical synthesis and product separation. The absorption of CO2at different ratios of DBU/glycerol solutions was investigated. It is shown that the amount of CO2absorbed in this solution could reach 10.88g/100g within 120min at 25℃ under atmospheric pressure，0.49∶1 of the molar ratio of DBU to glycerol and 238mL/min of the flow rate of CO2. The viscosity of the solution at different ratios during reaction was also measured. It increased with the increase of time and the amount of DBU when the molar ratio of DBU and glycerol was 0.49∶1 and 1.12∶1. But， when the molar ratio of DBU to glycerol was 0.11∶1 and 3.43∶1，the viscosity of the solution changed a little. Furthermore，the kinetics of carbon dioxide binding by DBU/glycerol solution was studied. The reaction rate of DBU/glycerol/CO2can be expressed asat 25℃ without the effect of agitation under atmospheric pressure when glycerol is excessive. The activation energy of the reaction is 40.44kJ/mol.

DBU；glycerol；carbon dioxide；viscosity；reaction kinetics

O 643.12

A

1000-6613（2016）10-3078-08

10.16085/j.issn.1000-6613.2016.10.010

2016-02-01；修改稿日期：2016-03-01。

國家自然科學基金重點項目（21336008）、國家自然科學基金面上項目（21476150）、教育部博士點基金（20130181130006）及山西省煤基重點科技攻關項目（MD2014-09）。

張猛（1990—），男，碩士研究生。聯(lián)系人：劉穎穎，博士，助理研究員，研究方向為化工過程新工藝開發(fā)。E-mail liuyingying@scu.edu.cn。

體系的黏度變化較小。25℃、常壓下，在消除擴散影響，甘油大大過量時，DBU/甘油/CO2反應的速率方程為，反應的活化能為40.44kJ/mol。