温室效应已成为全球关注的重大问题,二氧化碳(CO2)的捕集和固定则是目前唯一允许使用化石燃料而又不会遭受气候变化威胁的可靠选择,传统乙醇胺(MEA)捕集技术存在明显的能耗高、捕集成本高等不足,直接制约了碳捕集分离技术在电厂等企业的规模化应用。如何高效、高选择性、环境友好地捕集烟道气中CO2是一个亟待解决的科学和技术难题。作为一种新型吸收剂,离子液体法得到广泛关注,主要是因为离子液体特有的低挥发性、可设计性和较好的热稳定性,使其可在较大温度、压力及组成范围进行碳捕集,且再生能耗较低,具有实现大规模低成本捕集分离的潜力。本文针对离子液体捕集烟道气中CO2技术的科学基础,开展如下研究:1)设计合成了低粘度离子液体和多氨基功能化离子液体,选用离子液体和醇胺溶液进行复配,解决了离子液体在工业应用中粘度较大的难题,实验测定了离子液体溶剂吸收CO2的热力学和动力学数据,优化了离子液体溶剂组成;2)针对不同离子液体体系,研究了不同气体(N2,CO2等)在离子液体中的气泡行为,提出了预测离子液体中气泡的大小、上升速率和气含率的新模型,为关键反应器设计和优化提供了重要的理论基础;3)提出了基于"离子片:划分策略的离子液体物性预测模型,较传统的基团贡献法预测更加精确,平均相对偏差小于4%,结合实验测定的二元和三元气液相平衡数据,获得离子液体溶剂吸收CO2过程中的相交互作用参数,对离子液体脱碳工艺的全流程进行了模拟和优化,获得了工艺设计参数,结果表明,与传统醇胺法相比,离子液体法能耗降低约27%,吨CO2的捕集成本降低约23%,表明离子液体法捕集烟道气具有一定的经济性和先进性。