【摘要】：近年來(lái),我國(guó)高硫含量原油的加工比例逐年提高,而我國(guó)對(duì)環(huán)保要求也日益提高,對(duì)燃料油中含硫量的控制也越加嚴(yán)格。吸附脫硫技術(shù)不僅操作條件溫和、能夠有效去除油品中的的噻吩類含硫化合物,且不影響油品質(zhì)量,具有廣闊的應(yīng)用研究前景。本課題采用水熱合成法制備微孔、多級(jí)孔(具有微孔和介孔結(jié)構(gòu))和整體式多級(jí)孔ZSM-5分子篩,并采用直接水熱合成方法對(duì)ZSM-5分子篩摻雜Ce、Ni改性。采用FT-IR、XRD、N_2-吸/脫附、SEM和NH_3-TPD等方法對(duì)ZSM-5材料結(jié)構(gòu)表征,研究不同金屬離子改性對(duì)ZSM-5分子篩吸附脫硫性能的影響,探討分子篩焙燒溫度、劑油比、金屬離子摻雜量、模型油初始濃度等因素對(duì)脫硫性能的影響。同時(shí)還研究摻雜的不同金屬離子和分子篩硅鋁比對(duì)ZSM-5分子篩的結(jié)構(gòu)和脫硫效果的影響,通過(guò)對(duì)吸附脫硫過(guò)程的動(dòng)力學(xué)和熱力學(xué)研究,推測(cè)金屬離子改性ZSM-5分子篩的吸附作用機(jī)理。通過(guò)實(shí)驗(yàn)得到以下結(jié)果:(1)不同孔徑結(jié)構(gòu)ZSM-5分子篩作為吸附劑,吸附脫除噻吩效果:多級(jí)孔≈整體式微孔分子篩;(2)多級(jí)孔ZSM-5分子篩摻雜不同金屬離子后,Ce、Ni離子改性優(yōu)于Cu、Fe離子改性之后的脫硫效果,且Ce、Ni摻雜量分別為1.3 wt%、0.6 wt%時(shí)脫硫效果最佳;(3)實(shí)驗(yàn)范圍內(nèi),Ce-ZSM-5和Ni-ZSM-5分子篩吸附劑的最佳焙燒溫度分別是400℃和500℃,模型油初始濃度均為500 mg/L,劑油比均為0.15 g/10 mL;(4)N_2-吸/脫附、FT-IR、NH_3-TPD檢測(cè)結(jié)果顯示,摻雜法制備的Ce、Ni改性ZSM-5分子篩,部分金屬離子進(jìn)入分子篩骨架使其介孔孔體積增加,而部分Ce、Ni金屬離子則以負(fù)載形式存在分子篩孔道中,導(dǎo)致分子篩表面出現(xiàn)中強(qiáng)酸酸中心。分子篩的介孔孔道,有利于噻吩分子的擴(kuò)散。而分子篩表面出現(xiàn)中強(qiáng)酸酸中心離子則有利于堿性的噻吩分子的吸附,以上兩方面作用使Ce、Ni改性ZSM-5分子篩具有較好的吸附脫除噻吩的能力。動(dòng)力學(xué)研究結(jié)果顯示,擬n級(jí)動(dòng)力學(xué)模型方程可以很好的描述Ce/Ni-ZSM-5分子篩對(duì)噻吩的吸附脫硫過(guò)程,反應(yīng)級(jí)數(shù)n分別為1.2和1.5。通過(guò)擬合計(jì)算得到Ce-ZSM-5分子篩的吸附速率常數(shù)表達(dá):k_(Ce)=3.6×10~(-1)exp(-6.0×10~2/T);Ni-ZSM-5分子篩吸附脫硫的速率常數(shù)表達(dá)式:k_(Ni)=3.1×10~(-1)exp(-4.0×10~2/T),在30℃時(shí)兩者的吸附速率分別是q_(t1)=2.8×10~(-1)-(1.2×10~(-2)t+1.4)~(-4),q_(t2)=2.7×10~(-1)-(4.3×10~(-2)t+1.9)~(-2),兩種改性分子篩表觀吸附活化能分別為5.07 kJ/mol和3.30 kJ/mol。熱力學(xué)研究結(jié)果表明,Ce-ZSM-5分子篩吸附脫硫過(guò)程是吸熱過(guò)程,其吸附焓變?yōu)?3.599 kJ/mol;Ni-ZSM-5分子篩吸附脫硫過(guò)程是放熱過(guò)程,其吸附焓變?yōu)?6.38 kJ/mol。
【圖文】：

3.6.2 SEM 測(cè)試圖 3-18 和圖 3-19 分別為整體式多級(jí)孔 ZSM-5 的掃描電鏡圖和光學(xué)照片。SEM 結(jié)果顯示，，整體式 ZSM-5 分子篩是由片層和多級(jí)孔道構(gòu)成的集聚體。

3.6.2 SEM 測(cè)試圖 3-18 和圖 3-19 分別為整體式多級(jí)孔 ZSM-5 的掃描電鏡圖和光學(xué)照片。SEM 結(jié)果顯示，整體式 ZSM-5 分子篩是由片層和多級(jí)孔道構(gòu)成的集聚體。
【學(xué)位授予單位】：河南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TQ424.25;TE624.55

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2602482