萃取耦合光化學(xué)氧化脫除燃油中的硫化物.pdf

1、油品的清潔是當今世界關(guān)注的一個熱門話題。油品中含有的硫化物在發(fā)動機中隨著油品的燃燒會轉(zhuǎn)變成硫氧化物(SOx)，而空氣中含有的SOx是造成酸雨這類重大環(huán)境災(zāi)害的重要因素。最近亦有研究表明，高硫油品燃燒后的尾氣是造成空氣霧霾的主要原因之一。此外，SOx還會使得尾氣排放裝置中的催化劑發(fā)生中毒，使一氧化碳(CO)和氮氧化物（NOx）的排放量增加。因此，如何高效經(jīng)濟的實現(xiàn)油品中硫化物的脫除成了許多研究人員研究的重要對象。在眾多脫硫方法中，氧化脫硫

2、作為一種新出現(xiàn)的非加氫脫硫技術(shù)，由于反應(yīng)條件溫和、氧化能力強，近年來受到了人們的關(guān)注和研究。此外，氧化脫硫?qū)︵绶灶惲蚧镉休^高的氧化活性。
　　本論文中，首先考察了[Bmim]BF4、[Bmim]PF6、[Omim]BF4和[Omim]PF6這四種咪唑類離子液體加入的種類和體積對脫硫效果的影響。實驗發(fā)現(xiàn)在使用[Omim]BF4時，硫化物能夠?qū)崿F(xiàn)較好的脫除，反應(yīng)4小時后油品中的硫化物含量降低到5 ppm，實現(xiàn)了硫化物的深度脫除。實驗

3、同時考查了咪唑型離子液體的種類和加入量、醛類物質(zhì)的種類和加入量，油品中硫化物的含量和種類等因素對脫硫效果的影響。并對反應(yīng)結(jié)束后的產(chǎn)物進行了氣相色譜-質(zhì)譜(GC-MS)檢測。
　　常規(guī)離子液體難以合成，價格昂貴，且在環(huán)境中難以降解。接著，實驗利用鹽酸三乙胺(Et3NHCl)和金屬氯化物(MClx)反應(yīng)，形成一種低熔點的金屬基離子液體。實驗合成了以氯化鐵(FeCl3)、氯化銅(CuCl2)、氯化錫(SnCl2)和氯化鋅(ZnCl2)為

4、金屬氯化物的金屬基離子液體。對四種金屬基離子液體進行了紅外(FT-IR)，液體紫外(UV-Vis)，拉曼(Raman)和元素分析。實驗發(fā)現(xiàn)Et3NH/FeCl4對油品中的硫化物有最好的氧化脫除能力。反應(yīng)2.5小時后，油品中的硫化物幾乎能夠?qū)崿F(xiàn)完全脫除。實驗考察了金屬基離子液體的種類和用量、醛類物質(zhì)的用量、油品中硫化物的濃度和不同含硫底物等因素對脫硫效果的影響。并對反應(yīng)結(jié)束后的產(chǎn)物進行了GC-MS檢測。與上一體系相比，該體系萃取劑的用量大

5、大減少，反應(yīng)達到深度脫硫所需時間也有所下降。
　　近年來無金屬類物質(zhì)成為了熱門的研究對向。實驗中使用氯化膽堿(ChCl)和直鏈有機一元酸合成了五種稱之為低共熔溶劑(Deep Eutectic Solvents，DESs)的一種特殊離子液體。對所合成的五種低共熔溶劑進行了元素分析、FT-IR和氫核磁(1H-NMR)表征，研究了形成低共熔溶劑的兩種原料間相互作用力。實驗發(fā)現(xiàn)使用ChCl·2CH3COOH，反應(yīng)3小時后，油品中硫化物的脫

6、除率能夠達到98.6％。此外，實驗同時考察了低共熔溶劑的種類和用量、醛類物質(zhì)的加入量、油品中硫化物的濃度和不同含硫底物等因素對脫硫效果的影響。反應(yīng)結(jié)束后，使用了電子自旋共振法(X-band Electron Spin Resonance，ESR)檢測了反應(yīng)體系中存在的活性自由基的種類，并結(jié)合密度泛函計算(Density Functional Theory, DFT)結(jié)果提出了可能的反應(yīng)機理，最終通過不同醛加入后脫硫效果和反應(yīng)產(chǎn)物的檢測，