固載型離子液體催化氧化燃油深度脫硫.pdf

1、為了保護(hù)人類健康和生態(tài)環(huán)境，世界各國(guó)都制定了非常嚴(yán)格的環(huán)境法規(guī)來(lái)控制汽油和柴油中含硫量。而噻吩類含硫化合物，如二苯并噻吩(DBT)及其衍生物，在燃油總硫含量中占有極高的比例，且空間位阻大、加氫活性差，難以通過(guò)加氫脫硫方法除去，因此傳統(tǒng)的加氫脫硫工藝面臨巨大的挑戰(zhàn)。催化氧化脫硫技術(shù)脫硫率高、反應(yīng)條件溫和、操作簡(jiǎn)單，是最具發(fā)展?jié)摿Φ纳疃让摿蚣夹g(shù)。本文制備了離子液體催化劑和以硅膠為載體的固載型離子液體催化劑，并將其用于模擬油（由正辛烷和二苯并

2、噻吩組成）的催化氧化脫硫研究，主要研究?jī)?nèi)容與結(jié)果如下:
　　(1)合成了四種酸性離子液體，分別為1-甲基咪唑硫酸氫鹽([HMIM]HSO4)，1-丁基-3-甲基咪唑硫酸氫鹽([BMIM]HSO4)，1-己基-3-甲基咪唑硫酸氫鹽([C6MIM]HSO4)，1-辛基-3-甲基咪唑硫酸氫鹽([OMIM]HSO4)，通過(guò)紅外光譜和核磁分析確定了所合成的物質(zhì)的結(jié)構(gòu)，并考察了這四種離子液體的催化氧化脫硫性能。脫硫?qū)嶒?yàn)結(jié)果表明:[BMIM]H

3、SO4是氧化脫硫性能最好的離子液體，在60.0℃，模擬油與離子液體質(zhì)量比為1.5∶1，氧硫摩爾比為6∶1，反應(yīng)時(shí)間為120.0min的實(shí)驗(yàn)條件下，該離子液體能夠脫除模擬油中97.4％的硫，且能夠重復(fù)利用4次，脫硫率無(wú)明顯下降。
　　(2)采用溶膠-凝膠法將脫硫活性高的酸性離子液體[BMIM]HSO4固載到無(wú)機(jī)硅膠上，制備出固載型離子液體催化劑，并系統(tǒng)考察了該催化劑的氧化脫硫反應(yīng)性能。通過(guò)FT-IR、TG、XRD和SEM對(duì)固載型離子

4、液體催化劑進(jìn)行了表征，分析結(jié)果顯示[BMIM]HSO4被成功地固載在硅膠上。氧化脫硫?qū)嶒?yàn)結(jié)果表明:離子液體的固載量、模擬油與催化劑的質(zhì)量比（油劑比）、反應(yīng)溫度及氧硫摩爾比對(duì)氧化脫硫率具有重要影響，最佳的[BMIM]HSO4固載量為25.0％，在油劑比為3.5∶1，反應(yīng)溫度為60.0℃，氧硫摩爾比為10∶1的條件下，脫硫效果最好，DBT的脫除率可高達(dá)99.9％。
　　(3)合成了一種磷鎢雜多酸離子液體[BMIM]3PW12O40，并

5、利用FT-IR、XRD以及TG對(duì)該物質(zhì)進(jìn)行了表征。結(jié)果表明該物質(zhì)基本保持了磷鎢酸的Keggin結(jié)構(gòu)，且在400℃以下幾乎沒(méi)有質(zhì)量損失，熱穩(wěn)定性良好。然后采用溶膠-凝膠法將[BMIM]3PW12O40固載在硅膠載體上，制備出硅膠固載[BMIM]3PW12O40催化劑(BPW/SiO2)，并通過(guò)改變SiO2與[BMIM]3PW12O40摩爾比來(lái)控制磷鎢雜多酸離子液體的固載量。紅外和XRD表征結(jié)果說(shuō)明[BMIM]3PW12O40成功地被固載在

6、硅膠基質(zhì)上。
　　(4)系統(tǒng)考察了固載型磷鎢雜多酸離子液體BPW/SiO2的氧化脫硫性能。通過(guò)單因素實(shí)驗(yàn)考察了反應(yīng)時(shí)間，反應(yīng)溫度，氧硫摩爾比對(duì)模擬油中DBT脫除率的影響，并在單因素實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，通過(guò)正交實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步優(yōu)化了反應(yīng)條件。在油劑比為35∶6，氧硫摩爾比為8∶1，反應(yīng)溫度為70.0℃的優(yōu)化實(shí)驗(yàn)條件下，模擬油中DBT的氧化脫除率高達(dá)99.7％?？疾炝嗽摯呋瘎┑闹貜?fù)使用性能，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示該固載型催化劑能夠重復(fù)利用7次，脫硫率脫硫率