發(fā)布時(shí)間：2017-05-11 09:12

  本文關(guān)鍵詞：金屬—有機(jī)骨架材料ZIFs的制備及其吸附脫硫性能研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：ZIFs是以咪唑類衍生物為配體鏈接而成的一種與沸石骨架結(jié)構(gòu)類似的多孔材料,屬于含N雜環(huán)的MOFs。一般是由咪唑類有機(jī)配體與過渡金屬離子Zn2+或Co2+經(jīng)過氮原子鏈接組裝構(gòu)成的聚合物。因?yàn)榫哂写蟮谋缺砻娣e、穩(wěn)定性好等,ZIFs在催化、吸附分離等方面表現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用潛力。近年來,隨著環(huán)保意識(shí)的加強(qiáng),燃料油中的硫含量的控制要求日益嚴(yán)格,如何生產(chǎn)超低硫油品引起廣泛關(guān)注。工業(yè)中常采用加氫脫硫來實(shí)現(xiàn)油品脫硫,加氫脫硫需要很高的操作溫度和操作壓力,工藝條件比較苛刻。吸附脫硫由于條件溫和而成為一種很有前景的工業(yè)脫除燃料油中含硫有機(jī)物的方法。本文在室溫下以去離子水為溶劑合成ZIF-8,并對(duì)其進(jìn)行負(fù)載過渡金屬離子Cu、Ni改性,研究其吸附脫硫性能。并合成ZIF-9和ZIF-67,探討不同金屬離子中心、不同配體對(duì)吸附劑吸附效果的影響。采用XRD、 FT-IR、TEM、TGA等測試手段對(duì)ZIFs材料的結(jié)構(gòu)表征。采用靜態(tài)脫硫法考察時(shí)間t、溫度T、油劑質(zhì)量比(A/O)等單因素對(duì)ZIFs吸附脫除模擬油中噻吩的影響,考察ZIFs的重復(fù)使用性。研究了ZIFs吸附脫除模擬油中噻吩的動(dòng)力學(xué)、熱力學(xué)性能,并研究其作用機(jī)理。得到以下結(jié)論：不同的ZIFs作為吸附劑,吸附效果ZIF-67ZIF-9ZIF-8;對(duì)ZIF-8負(fù)載Cu改性之后比負(fù)載Ni改性之后脫硫效果更好,5%的Cu負(fù)載量時(shí)吸附效果最好；ZIF-8的飽和吸附量為25.15mg/g,5%Cu/ZIF-8的飽和吸附量為30.66mg/g,比ZIF-8吸附量提高21.9%,說明負(fù)載Cu改性有利于提高ZIF-8的吸附脫硫性能。最佳吸附溫度為303K,油劑質(zhì)量比為100：1時(shí)脫硫效果最好,以ZIF-8為吸附劑,時(shí)間在210min時(shí)基本飽和,以負(fù)載過渡金屬Cu/ZIF-8為吸附劑,時(shí)間在180min時(shí)基本飽和；ZIFs經(jīng)過5次使用后,仍具有良好的吸附活性。準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型能很好的描述對(duì)噻吩的吸附脫除過程,表明ZIFs對(duì)噻吩的吸附涉及到了化學(xué)吸附。Langmuir、 Freundlich方程來描述ZIFs對(duì)噻吩的等溫吸附過程,說明此吸附為放熱過程,并且同時(shí)存在物理和化學(xué)吸附過程。Langmuir等溫吸附模型的擬合度更高,說明單分子層化學(xué)吸附占據(jù)主導(dǎo)地位。
【關(guān)鍵詞】：金屬有機(jī)骨架材料 ZIFs 負(fù)載過渡金屬 噻吩 吸附脫硫 動(dòng)力學(xué) 熱力學(xué) 吸附機(jī)理
【學(xué)位授予單位】：北京化工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：O647.33
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-17
• 第一章 文獻(xiàn)綜述17-37
• 1.1 引言17-18
• 1.2 骨架結(jié)構(gòu)材料的發(fā)展18-23
• 1.2.1 沸石分子篩簡介18-19
• 1.2.2 金屬有機(jī)骨架材料簡介19-21
• 1.2.3 沸石咪唑酯骨架材料簡介21-23
• 1.3 類沸石咪唑酯骨架結(jié)構(gòu)材料23-28
• 1.3.1 ZIFs的合成方法23-24
• 1.3.2 ZIFs的特點(diǎn)24-26
• 1.3.3 ZIFs的應(yīng)用26-28
• 1.4 油品脫硫技術(shù)的現(xiàn)狀28-33
• 1.4.1 加氫脫硫技術(shù)28-29
• 1.4.2 氧化脫硫技術(shù)29-30
• 1.4.3 萃取脫硫技術(shù)30
• 1.4.4 絡(luò)合脫硫技術(shù)30-31
• 1.4.5 生物脫硫技術(shù)31
• 1.4.6 烷基化脫硫技術(shù)31-32
• 1.4.7 膜分離脫硫技術(shù)32
• 1.4.8 吸附脫硫技術(shù)32-33
• 1.5 吸附劑的種類33-36
• 1.5.1 沸石分子篩類吸附劑33-34
• 1.5.2 活性炭類吸附劑34
• 1.5.3 金屬氧化物類吸附劑34-35
• 1.5.4 金屬有機(jī)骨架材料35-36
• 1.6 本課題的研究思路和主要內(nèi)容36-37
• 第二章 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容37-47
• 2.1 實(shí)驗(yàn)藥品、試劑及儀器設(shè)備37-38
• 2.1.1 實(shí)驗(yàn)所需藥品及試劑37-38
• 2.1.2 實(shí)驗(yàn)儀器及設(shè)備38
• 2.2 吸附劑的制備38-41
• 2.2.1 ZIFs的制備38-40
• 2.2.2 負(fù)載過渡金屬M(fèi)/ZIF-8的制備40-41
• 2.3 吸附劑的表征41-43
• 2.3.1 X射線衍射分析(XRD)42
• 2.3.2 紅外光譜分析(FT-IR)42
• 2.3.3 掃描電鏡(SEM)42
• 2.3.4 透射電鏡(TEM)42-43
• 2.3.5 N_2吸-脫附43
• 2.3.6 熱重分析(TGA)43
• 2.4 吸附劑脫硫性能評(píng)價(jià)43-47
• 2.4.1 模型油配置43-44
• 2.4.2 硫含量分析方法44
• 2.4.3 靜態(tài)吸附脫硫?qū)嶒?yàn)44-45
• 2.4.4 動(dòng)態(tài)吸附脫硫?qū)嶒?yàn)45
• 2.4.5 吸附劑的再生實(shí)驗(yàn)45-47
• 第三章 ZIFs的結(jié)構(gòu)表征及吸附脫硫性能47-71
• 3.1 吸附劑ZIFs的表征結(jié)果47-53
• 3.1.1 X射線衍射分析(XRD)47-49
• 3.1.2 紅外表征(FT-IR)49-51
• 3.1.3 掃描電鏡(SEM)51-52
• 3.1.4 熱重分析(TGA)52-53
• 3.1.5 N_2吸-脫附53
• 3.2 ZIFs的吸附脫硫性能53-58
• 3.2.1 時(shí)間對(duì)不同ZIFs的脫硫性能影響54-55
• 3.2.2 溫度對(duì)ZIF-8脫硫性能的影響55
• 3.2.3 油劑質(zhì)量比(O/A)對(duì)ZIF-8脫硫性能的影響55-56
• 3.2.4 吸附劑ZIF-8的重復(fù)使用性56-57
• 3.2.5 吸附劑ZIF-8的動(dòng)態(tài)吸附脫硫性能57-58
• 3.3 ZIF-8吸附脫硫的動(dòng)力學(xué)研究58-61
• 3.3.1 準(zhǔn)一級(jí)動(dòng)力學(xué)方程59-60
• 3.3.2 準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)方程60-61
• 3.4 ZIF-8吸附脫硫的熱力學(xué)研究61-68
• 3.4.1 吸附等溫線63
• 3.4.2 Langmuir等溫吸附模型63-65
• 3.4.3 Freundlich等溫吸附模型65-67
• 3.4.4 吸附熱力學(xué)參數(shù)67-68
• 3.5 小結(jié)68-71
• 第四章 過渡金屬改性ZIF-8的結(jié)構(gòu)表征及吸附脫硫性能71-91
• 4.1 Cu/ZIF-8的表征結(jié)果71-75
• 4.1.1 X射線衍射分析(XRD)71-72
• 4.1.2 紅外表征(FT-IR)72-73
• 4.1.3 掃描電鏡(SEM)73
• 4.1.4 透射電鏡(TEM)73-74
• 4.1.5 熱重分析(TGA)74-75
• 4.1.6 N_2吸脫附75
• 4.2 M/ZIF-8(M=Cu、Ni)的吸附脫硫性能75-81
• 4.2.1 時(shí)間對(duì)不同M/ZIF-8的脫硫性能影響76-78
• 4.2.2 溫度對(duì)5%Cu/ZIF-8脫硫性能的影響78-79
• 4.2.3 油劑質(zhì)量比(O/A)對(duì)5%Cu/ZIF-8脫硫性能的影響79-80
• 4.2.4 吸附劑5%Cu/ZIF-8的重復(fù)使用性80-81
• 4.2.5 吸附劑5%Cu/ZIF-8的動(dòng)態(tài)吸附脫硫性能81
• 4.3 5%Cu/ZIF-8吸附脫硫的動(dòng)力學(xué)研究81-83
• 4.3.1 準(zhǔn)一級(jí)動(dòng)力學(xué)方程81-82
• 4.3.2 準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)方程82-83
• 4.4 5%Cu/ZIF-8吸附脫硫的熱力學(xué)研究83-88
• 4.4.1 吸附等溫線83-84
• 4.4.2 Langmuir等溫吸附模型84-86
• 4.4.3 Freundlich等溫吸附模型86-87
• 4.4.4 吸附熱力學(xué)參數(shù)87-88
• 4.5 Cu/ZIF-8吸附機(jī)理分析88-89
• 4.6 小結(jié)89-91
• 第五章 結(jié)論91-93
• 參考文獻(xiàn)93-99
• 致謝99-101
• 研究成果與發(fā)表的學(xué)術(shù)論文101-103
• 作者和導(dǎo)師簡介103-104
• 專業(yè)學(xué)位碩士研究生學(xué)位論文答辯委員會(huì)決議書104-105

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 劉想;王景艷;李慶遠(yuǎn);蔣賽;張?zhí)旌?季生福;;Synthesis of rare earth metal-organic frameworks(Ln-MOFs) and their properties of adsorption desulfurization[J];Journal of Rare Earths;2014年02期

  本文關(guān)鍵詞：金屬—有機(jī)骨架材料ZIFs的制備及其吸附脫硫性能研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：356935