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随着人们“低碳”、“减排”环保意识的逐渐增强,世界各国已纷纷立法制定了更为严格的燃料硫含量排放标准。传统的加氢脱硫技术在生产低硫含量油品中存在的问题也越来越突出,而吸附脱硫及氧化脱硫技术由于其操作成本低、零耗氢、十六烷值损失小等优点而受到各国研究者的广泛关注。活性炭由于其廉价易得、比表面积大、孔径发达等特点被广泛用在环境净化等领域。本文以改性活性炭为载体,采用等体积浸渍法制备了一系列的负载型吸附剂和催化剂,重点对活性炭的改性及吸附和氧化脱硫的效果进行研究,通过N2吸附、SEM-EDS、TEM、XRD、FT-IR、TPR、ICP、XPS及气相色谱法等技术对吸附剂和催化剂进行表征及评价。 首先对活性炭进行了盐酸除灰分及硝酸氧化改性处理,并对改性前后活性炭进行了系统表征,并将表征结果和吸附性能进行了关联。活性炭经盐酸除灰分后表面上的部分灰分被除去,比表面积及总孔容明显增加;而以一定浓度的硝酸氧化改性后,在一定程度上降低了活性炭比表面及总孔容,但其脱硫效果却有明显提高,这是由于硝酸氧化改性增加活性炭表面的酸性含氧基团,增强了对弱碱性硫化物的脱除。 以上述改性后的活性炭为载体,通过等体积浸渍法制备Cu/AC吸附剂,并进行了模型柴油中噻吩的吸附脱除性能研究。考察了浸渍时间、负载量、焙烧时间、焙烧温度对吸附脱硫效果的影响,得出吸附剂的最佳制备条件:浸渍时间为12h,Cu负载量为5%(w),焙烧温度为400℃,焙烧时间为2h。在此条件下制备的吸附剂对模型油中噻吩的脱除率达95.7%。一价铜对噻吩可能是通过π键配位作用对噻吩进行脱除的,脱硫效果较好。 米用浓硝酸氧化改性的活性炭为载体负载金属银制备了Ag/AC吸附剂,并进行了模型柴油中苯并噻吩(BT)的吸附脱除性能研究。以硝酸氧化改性后的活性炭为载体负载AgCl所制备的吸附剂具有最高脱硫率达91.8%。最后探讨了AgNO3在活性炭上的吸附行为及金属银对苯并噻吩的吸附脱除机理。 采用浸渍-沉淀法制备了Fe/AC系列催化剂,XRD表征表明该催化剂的活性组分为γ-Fe2O3/Fe3O4,最佳的焙烧温度为400℃。在实验条件下对该系催化剂考察了其催化H2O2氧化脱除BT的能力。结果显示,在最佳操作条件下:反应温度60℃,常压,0.15 gFe/AC,H2O2/5摩尔比为18,乙腈为萃取剂重复萃取两次,模型油中硫含量从700μg·g-1降低至30μg·g-1,脱硫率达95.66%。 用H2部分还原Fe/AC制得催化剂Fe/AC-H2。研究发现:在相同条件下,催化剂Fe/AC-H2比Fe/AC显示更高的催化性能。经催化氧化脱硫后,在H2O2-Fe/AC-H2-MeCN体系下,模型油中硫含量从700μg·g-1降低至38.6μg·g-1,脱硫率达94.48%。与Fe/AC相似,Fe/AC-H2具有更好的磁性能,故该催化剂亦可用简单的磁分离或物理沉淀的方法即可分离回收催化剂,催化剂使用4次其脱硫率仍达78.46%,每次使用后催化剂脱硫率仅降低2%左右,说明该催化剂具有良好活性稳定性。此外,Fe/AC不仅是催化性能优异的催化剂,同时亦是吸附性能优良的吸附剂,采用吸附和氧化耦合的方法脱硫是为未来的一个研究方向。