本文關(guān)鍵詞：吡啶基聚合離子液體的制備及其在燃油深度脫硫中的應(yīng)用

  更多相關(guān)文章： 噻吩類硫化物 聚合離子液體 脫硫 4-乙烯基吡啶 1 4-對(duì)二氯芐 二乙烯基苯

【摘要】：燃油尾氣中的SOx排放不僅可以造成酸雨現(xiàn)象,也是霧霾的主要組成物質(zhì),并對(duì)我們的身體造成一定的危害,因此,燃油脫硫技術(shù)成為我們研究的重點(diǎn)之一。傳統(tǒng)的催化加氫脫硫技術(shù)(Hydrodesulfurization, HDS),需要高溫高壓的反應(yīng)條件,且對(duì)噻吩類硫化物的脫除效果較差,因此,非催化加氫脫硫技術(shù)的研究方興未艾。其中,在萃取脫硫技術(shù)(Extraction Desulfurization, EDS)中,離子液體(Ionic Liquids,ILs)萃取劑最多,但實(shí)際應(yīng)用面臨諸多難以克服發(fā)困難,如它的高粘性、在油中的微量溶解或夾帶損失,以及“液體”特性對(duì)其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的限制等。聚合離子液體(Poly Ionic Liquids,PILs)兼具離子液體和聚合物的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)特點(diǎn)。將離子液體“固體”化,大大降低了離子液體在油中的溶解或夾帶損失,同時(shí),與離子液體一樣,PILs中吡啶環(huán)或咪唑環(huán)也可與噻吩硫之間通過(guò)π-π絡(luò)合作用產(chǎn)生選擇性吸附,而且,PILs本身的多孔結(jié)構(gòu)也可進(jìn)一步提高其對(duì)噻吩硫的物理吸附作用。因此,對(duì)于燃油中噻吩類硫化物的脫除,PILs的脫硫效果預(yù)計(jì)將優(yōu)于其對(duì)應(yīng)的ILs。目前,國(guó)內(nèi)外在PILs用于燃料油的深度脫硫方面的研究甚少。因此,本研究有助于拓展離子液體的功能化應(yīng)用,發(fā)現(xiàn)新的深度脫硫吸附劑。本文主要以4-乙烯基吡啶為原料,合成了四種不同的聚合離子液體并研究了其對(duì)模型油中二苯并噻吩(DBT)、苯并噻吩(BT)、噻吩(T)的脫除性能。首先,以4-乙烯基吡啶(VP)和1,4-對(duì)二氯芐(PXDC)為原料,通過(guò)自由基聚合和季銨化交聯(lián)反應(yīng),制得了一種高度交聯(lián)的離子液體聚合物-PVP-PXDC。采用凝膠滲透色譜法、元素分析法、紅外光譜分析法、掃描電鏡、熱重分析及比表面積分析等分析方法對(duì)離子聚合物的組成、結(jié)構(gòu)、形貌、熱穩(wěn)定性及比表面積、孔結(jié)構(gòu)參數(shù)等進(jìn)行了表征,并考察了吸附劑的脫硫性能。結(jié)果表明,先通過(guò)聚合得到重均分子量16萬(wàn)以上的PVP線性聚合物,再在DMF溶劑中按VP與PXDC的物質(zhì)的量比2：1加入交聯(lián)劑,可得到平均孔徑為17.8 nm聚合離子液體介孔材料,其熱分解溫度在250℃以上,比表面積為56.9 m2·g-1。在油/劑質(zhì)量比50：1和30℃條件下,其對(duì)1000 ppm模型油中二苯并噻吩(DBT)、苯并噻吩(BT)和噻吩(T)的吸附量分別為5.65,5.48和4.53mgS·g-1,遠(yuǎn)高于常規(guī)的吡啶基離子液體,且易于再生,吸附等溫線符合Freundlich方程。其次,以4-乙烯基吡啶(VP)與二乙烯基苯(DVB)為原料,通過(guò)自由基加聚反應(yīng)制備出一種高度交聯(lián)的吡啶基聚合物-P(VP-DVB)。分別用鹽酸(HCl)、氯代正丁烷(BuCl)和磷酸三甲酯(TMP)對(duì)P(VP-DVB)進(jìn)行季銨化反應(yīng),得到了相應(yīng)的聚合離子液體,記作PIL-A、PIL-B和PIL-C。采用元素分析、紅外光譜分析、掃描電鏡、熱重分析及比表面積分析等分析方法對(duì)P(VP-DVB)、PIL-A、PIL-B和PIL-C的組成、形貌、熱穩(wěn)定性和比表面積進(jìn)行了表征,并考察了上述吸附劑的脫硫性能。結(jié)果表明,在DMF溶劑中按VP:DVB=2:1的理論摩爾比的加入量,反應(yīng)溫度設(shè)定在70℃,采用自由基聚合反應(yīng)原理合成了吡啶基高交聯(lián)聚合物P(VP-DVB)具有豐富的微/介孔結(jié)構(gòu),比表面積高達(dá)217 m·g-1,熱分解溫度在400℃以上,對(duì)P(VP-DVB)進(jìn)行離子化改性得到聚合離子液體的比表面積下降、熱穩(wěn)定性降低,這不利于其對(duì)噻吩硫的吸附。在油/劑質(zhì)量比50：1和30℃條件下,P(VP-DVB)與PIL-B對(duì)DBT的脫除能力最高,P(VP-DVB)可達(dá)到7.2mgS·g-1,PIL-B可達(dá)到6 mgS·g-1以上,對(duì)噻吩硫的脫除順序?yàn)镈BTBTT;而]PIL-A與PIL-C則對(duì)T的吸附最好,PIL-A對(duì)T可達(dá)到45 mgS·g-1。這幾種吸附劑均易于再生,且吸附等溫線均符合Freundlich方程。這可能與它們本身的多級(jí)孔結(jié)構(gòu)和比表面積有很大的關(guān)系,四種吸附劑均以物理吸附為主,其次才為吡啶環(huán)與噻吩環(huán)的π-π絡(luò)合作用。另外,本文還探究了幾種其他的聚合離子液體,包括N-乙烯基吡咯烷酮(?)VP)-4-乙烯基吡啶(VP)共聚物與1,4-對(duì)二氯芐的離子化交聯(lián)聚合物PNVP-VP-PXDC、以及三種含二苯甲酮碳正離子液體單元的交聯(lián)聚合物PBZP-FeCl3、PBZP-A-FeCl3(?) (?)PBZP-B-FeCl3,并對(duì)其吸附脫硫性能進(jìn)行了初步評(píng)價(jià)。結(jié)果表明,這些吸附劑的脫硫能力均低于其原形的功能結(jié)構(gòu)單體NMP或離子液體BZP-FeCl3。說(shuō)明在如何調(diào)控聚合物的結(jié)構(gòu),以充分發(fā)揮功能化結(jié)構(gòu)單元的脫硫能力方面仍需進(jìn)一步研究。
【關(guān)鍵詞】：噻吩類硫化物 聚合離子液體 脫硫 4-乙烯基吡啶 1 4-對(duì)二氯芐 二乙烯基苯
【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】：2016
【分類號(hào)】：TE624.55;O645.1
【目錄】：

• 摘要4-7
• ABSTRACT7-19
• 第一章 緒論19-37
• 1.1 燃油中脫硫的研究背景19-21
• 1.1.1 燃油中硫化物的主要種類19-20
• 1.1.2 柴油和汽油中的硫含量的標(biāo)準(zhǔn)20-21
• 1.2 燃油脫硫的主要工藝技術(shù)21-28
• 1.2.1 催化加氫脫硫技術(shù)(HDS)21-22
• 1.2.2 吸附劑的吸附脫硫技術(shù)(ADS)22-23
• 1.2.3 離子液體萃取脫硫技術(shù)(EDS)23-24
• 1.2.4 氧化脫硫技術(shù)(ODS)24-26
• 1.2.5 其他脫硫技術(shù)26-28
• 1.3 聚合離子液體的研究進(jìn)展28-36
• 1.3.1 ILs單體的自由基聚合反應(yīng)29-31
• 1.3.2 聚合物的離子化接枝改性31-32
• 1.3.3 聚合離子液體的應(yīng)用32-36
• 1.3.3.1 PILs在電化學(xué)中的應(yīng)用33-34
• 1.3.3.2 PILs在氣體吸附分離中的應(yīng)用34
• 1.3.3.3 PILs在材料化學(xué)中的應(yīng)用34-35
• 1.3.3.4 PILs在分析化學(xué)中的應(yīng)用35
• 1.3.3.5 PILs的其他應(yīng)用35-36
• 1.4 本文研究的主要內(nèi)容、目的及意義36-37
• 第二章 實(shí)驗(yàn)藥品及分析測(cè)定方法37-45
• 2.1 主要實(shí)驗(yàn)藥品及儀器37-39
• 2.2 主要分析測(cè)試方法39-40
• 2.2.1 凝膠滲透色譜法(GPC)39
• 2.2.2 有機(jī)元素分析法(OEA)39
• 2.2.3 傅里葉紅外光譜法(IR)39-40
• 2.2.4 掃描電鏡法(SEM)40
• 2.2.5 熱穩(wěn)定性分析法(TG-DTA)40
• 2.2.6 比表面積測(cè)定(BET)40
• 2.3 模型油中硫含量的分析方法40-44
• 2.3.1 模型油中硫種類40-41
• 2.3.2 硫含量分析方法41-42
• 2.3.3 模型油中硫含量的計(jì)算方法42
• 2.3.4 標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制42-43
• 2.3.5 吸附等溫模型43-44
• 2.4 本章小結(jié)44-45
• 第三章 4-乙烯基吡啶(VP)與1,4-對(duì)二氯芐基(PXDC)反應(yīng)生成的高交聯(lián)聚合離子液體(PVP-PXDC)45-59
• 3.1 引言45
• 3.2 VP與PXDC反應(yīng)的原理45-46
• 3.3 PVP-PXDC的合成實(shí)驗(yàn)裝置46
• 3.4 高交聯(lián)聚合離子液體PVP-PXDC的合成46-47
• 3.4.1 聚乙烯吡啶(PVP)的合成46-47
• 3.4.2 PVP與PXDC的離子化交聯(lián)反應(yīng)47
• 3.5 PVP-PXDC的表征47-53
• 3.5.1 PVP分子量的測(cè)定48
• 3.5.2 PVP與PVP-PXDC的元素分析48-49
• 3.5.3 PVP和PVP-PXDC的紅外譜圖分析49-50
• 3.5.4 PVP與PVP-PXDC的外貌形態(tài)50-51
• 3.5.5 PVP與PVP-PXDC的熱穩(wěn)定性分析51-52
• 3.5.6 PVP-PXDC的比表面積測(cè)定52-53
• 3.6 高交聯(lián)聚合離子液體PVP-PXDC的脫硫性能53-58
• 3.6.1 模型油的配制53
• 3.6.2 平衡吸附量的計(jì)算53-54
• 3.6.3 合成方法對(duì)PVP-PXDC吸附性能的影響54-55
• 3.6.4 交聯(lián)劑用量對(duì)PVP-PXDC吸附結(jié)果的影響55-56
• 3.6.5 PVP-PXDC對(duì)噻吩硫的吸附性及選擇性56-57
• 3.6.6 PVP-PXDC吸附再生性能57-58
• 3.7 本章小結(jié)58-59
• 第四章 4-乙烯基吡啶與二乙烯基苯共聚物P(VP-DVB)及其離子化產(chǎn)物的脫硫性能59-77
• 4.1 引言59
• 4.2 高交聯(lián)聚合物P(VP-DVB)的合成59-60
• 4.2.1 P(VP-DVB)的合成原理59
• 4.2.2 P(VP-DVB)的合成59-60
• 4.3 P(VP-DVB)的離子化及P1Ls合成60-61
• 4.3.1 離子化反應(yīng)原理60-61
• 4.3.2 PILs的合成61
• 4.3.2.1 PIL-A合成61
• 4.3.2.2 PIL-B合成61
• 4.3.2.3 PIL-C合成61
• 4.4 P(VP-DVB)及PILs的表征61-68
• 4.4.1 P(VP-DVB)與PILs的元素分析62
• 4.4.2 P(VP-DVB)與PILs的紅外譜圖62-63
• 4.4.3 P(VP-DVB)與PILs的形貌63-65
• 4.4.4 P(VP-DVB)與P1Ls的熱穩(wěn)定性分析65-66
• 4.4.5 P(VP-DVB)與PILs的比表面積測(cè)定66-68
• 4.5 高交聯(lián)聚合物P(VP-DVB)及其離子化產(chǎn)物PILs的脫硫性能68-75
• 4.5.1 模型油的配制68
• 4.5.2 交聯(lián)劑用量對(duì)P(VP-DVB)吸附性能的影響68-69
• 4.5.3 P(VP-DVB)對(duì)噻吩硫的吸附性及選擇性69-71
• 4.5.4 PIL-A對(duì)噻吩硫的吸附性及選擇性71-72
• 4.5.5 PIL-B對(duì)噻吩硫的吸附性及選擇性72-73
• 4.5.6 四種吸附劑的脫硫效果比較73-74
• 4.5.7 吸附劑的再生性能74-75
• 4.6 本章小結(jié)75-77
• 第五章 新型高交聯(lián)聚合物吸附劑的探索77-91
• 5.1 N-乙烯基吡咯烷酮基高交聯(lián)聚合物(PNVP-VP-PXDC)吸附劑77-79
• 5.1.1 合成原理77
• 5.1.2 合成方法77
• 5.1.3 不同摩爾比的脫硫性能比較77-79
• 5.2 碳正離子型PILs吸附劑的合成與脫硫性能79-80
• 5.3 二苯甲酮類離子液體的脫硫性能考察80-84
• 5.3.1 二苯甲酮-Lewis酸離子液體的形成原理80
• 5.3.2 BZP與Lewis酸摩爾比對(duì)脫硫性能的影響80-81
• 5.3.3 Lewis酸種類對(duì)碳正離子液體脫硫性能的影響81-82
• 5.3.4 BZP-3FeCl_3離子液體對(duì)BT和DBT的吸附等溫線82-84
• 5.4 聚二苯甲酮類碳正離子液體的脫硫84-86
• 5.4.1 聚二苯甲酮類離子液體的合成84-85
• 5.4.2 聚二苯甲酮-三氯化鐵吸附曲線測(cè)定85-86
• 5.5 聚苯乙烯改性的二苯甲酮類碳正離子液體86-88
• 5.6 本章小結(jié)88-91
• 第六章 結(jié)論91-93
• 參考文獻(xiàn)93-97
• 致謝97-99
• 研究成果及發(fā)表論文情況99-101
• 導(dǎo)師及作者簡(jiǎn)介101-103
• 附件103-104

【相似文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 聶毅;李春喜;孟洪;王子鎬;;汽柴油深度脫硫的技術(shù)研究進(jìn)展[J];當(dāng)代化工;2006年06期

2 趙英武;陳吉祥;王福善;;碳五原料深度脫硫技術(shù)探討[J];化工技術(shù)與開(kāi)發(fā);2008年11期

3 程曉明;王治紅;諸林;申乃速;王小紅;;汽柴油深度脫硫方法及發(fā)展現(xiàn)狀[J];化工生產(chǎn)與技術(shù);2009年01期

4 程曉明;王治紅;諸林;;汽柴油深度脫硫方法及發(fā)展現(xiàn)狀[J];煉油與化工;2009年01期

5 蘇慧;;煉油深度脫硫工藝的研究現(xiàn)狀[J];黑龍江科技信息;2010年21期

6 常瑞花;;煉油深度脫硫工藝的研究現(xiàn)狀分析[J];化學(xué)工程與裝備;2011年08期

7 王小中;氧化法煉鋼中深度脫硫的生產(chǎn)實(shí)踐[J];鑄造技術(shù);1998年04期

8 郭坤,侯凱湖,楊紅健;汽油非加氫深度脫硫技術(shù)進(jìn)展[J];河北化工;2005年03期

9 何小超;鄭經(jīng)堂;于維釗;;燃油活性炭吸附深度脫硫的機(jī)理及研究進(jìn)展[J];煉油技術(shù)與工程;2007年07期

10 王瑞聰;付軼;周理;;特征化學(xué)反應(yīng)增強(qiáng)的吸附法燃油深度脫硫[J];化工進(jìn)展;2011年02期

中國(guó)重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前7條

1 蔣宗軒;高金波;呂宏纓;李燦;;乳液催化劑及其在柴油超深度脫硫中的應(yīng)用[A];第十三屆全國(guó)催化學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2006年

2 楊永興;蔣宗軒;李燦;;改性活性碳吸附劑在柴油深度脫硫中的應(yīng)用[A];第十一屆全國(guó)青年催化學(xué)術(shù)會(huì)議論文集（下）[C];2007年

3 姚東東;崔新愛(ài);胡道道;;微凝膠表面負(fù)載相轉(zhuǎn)移催化劑復(fù)合材料的制備及其在燃料油深度脫硫中的應(yīng)用研究[A];中國(guó)化學(xué)會(huì)第27屆學(xué)術(shù)年會(huì)第11分會(huì)場(chǎng)摘要集[C];2010年

4 黃丹;王玉軍;駱廣生;;液-液-固非均相催化氧化實(shí)現(xiàn)油品深度脫硫[A];第三屆全國(guó)化學(xué)工程與生物化工年會(huì)論文摘要集（上）[C];2006年

5 蔣宗軒;P.Afanasiev;B.Jouguet;M.Vrinat;李燦;;超深度脫硫納米鉬基硫化物催化劑的合成、反應(yīng)及表征[A];第五屆全國(guó)環(huán)境催化與環(huán)境材料學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2007年

6 張銘;朱文帥;李華明;蔣偉;劉輝;;離子液體中負(fù)載型雜多酸催化氧化燃油深度脫硫的研究[A];中國(guó)化學(xué)會(huì)第28屆學(xué)術(shù)年會(huì)第1分會(huì)場(chǎng)摘要集[C];2012年

7 陳陽(yáng);趙q，

本文編號(hào)：552161