碳氫燃料油是燃料電池的理想氫源,但是碳氫燃料油中較高含量的硫化物易使燃料電池中的催化劑和電極中毒。碳氫燃料油中硫化物的燃燒又會轉化為硫氧化物導致嚴重的酸雨問題�，F(xiàn)有的加氫脫硫技術能有效脫除碳氫燃料油中的硫化物、二硫化物和硫醇,但是對噻吩類硫化物的脫除效果較差,因而難以實現(xiàn)“零硫”燃油的生產(chǎn)。吸附脫硫技術是一種生產(chǎn)成本較低,再生操作簡單,選擇性較高,對噻吩類硫化物脫除效果較好的深度脫硫技術。吸附脫硫技術的核心是制備高選擇性、高容量、再生性良好的吸附劑。氣凝膠,是一類納米級膠體粒子相互聚結形成的三維網(wǎng)狀多孔材料,具有高比表面積、高孔隙率、骨架組成可調(diào)等優(yōu)點,被廣泛研究運用于吸附劑。本課題組在先前工作中合成出基于π絡合作用的Ni O-SiO₂、Cu₂O-SiO₂、Ag₂O-SiO₂復合類氣凝膠脫硫吸附劑,其對模擬汽油中的噻吩類硫化物的吸附性能良好。但是,當存在芳烴和烯烴時,π絡合吸附劑對噻吩的穿透吸附容量顯著降低,并且π絡合吸附劑在溶劑洗滌再生過程中常伴隨過渡金屬離子的流失,再生性能... 

【文章來源】：浙江工業(yè)大學浙江省

【文章頁數(shù)】：87 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

汽油和柴油中芳香族硫化物的組成及其尺寸

Ag摻雜氨基改性的二氧化硅雜化氣凝膠的脫硫性能研究3圖1-2加氫脫硫的基本流程Figure1-2.Thegeneralprocessforhydrodesulfurization1.3.2吸附脫硫技術吸附脫硫技術是一種利用多孔吸附劑通過物理或化學作用去除含硫化合物的脫硫技術。與HDS相比，吸附脫硫技術具有以下優(yōu)點：(1)吸附脫硫過程在常溫常壓下進行，能源利用率高；(2)HDS過程中氫氣的使用成本最高，吸附脫硫過程不需要使用氫氣；(3)吸附脫硫技術能夠?qū)N類燃料油中的硫化物脫除至燃料電池使用標準。吸附脫硫技術的核心是設計并制備具有高吸附容量，高吸附選擇性，化學性質(zhì)穩(wěn)定的可重復多次使用的吸附劑。吸附脫硫材料普遍存在以下特征：(1)高孔隙率，高比表面積；(2)骨架負載金屬活性位點增強吸附作用。1.4吸附脫硫機理1.4.1物理吸附機理物理吸附是由吸附劑和吸附質(zhì)分子間范德華力所引起的一種吸附表現(xiàn)。物理吸附具有吸附熱較小，吸附過程可逆，吸附和解析速度較快等優(yōu)點，但是物理吸附選擇性較差，不易達到烴類燃料油深度脫硫的目的。1.4.2π絡合吸附機理π絡合吸附屬于弱化學作用。π絡合作用形成過程如圖1-3所示，通常發(fā)生在過渡金屬與π電子云密度較高的化合物之間。其中，過渡金屬離子和π電子云

浙江工業(yè)大學碩士學位論文4密度較高的化合物相互充當給電子體和受電子體。過渡金屬離子最外層s軌道與芳烴或烯烴的π電子云形成σ鍵，同時過渡金屬離子的d軌道反饋電子給烯烴或芳烴的空π*軌道形成d-π*鍵。π絡合作用的強度通常取決于：(1)過渡金屬離子d軌道電子的數(shù)目和芳烴或烯烴接受電子的能力；(2)芳烴或烯烴的π電子云密度和過渡金屬在外層S軌道接受電子的能力；(3)過渡金屬離子最外層S軌道的缺電子程度[23]。π絡合作用是吸附/分離π電子云豐富的化合物（芳烴，烯烴）的最有效技術之一。π絡合吸附劑以中等強度結合吸附質(zhì)分子，作用力強于范德華力，但是弱于典型的化學吸附（如酸堿和配位作用）。π絡合吸附劑吸附各類分子的順序如下：含氮化合物>含硫化物>芳烴>烷烴。因此，π絡合作用吸附劑具有較高的吸附選擇性，通過簡單熱處理或溶劑洗滌可實現(xiàn)吸附劑的再生[24,25]。π絡合吸附劑的設計的一般思路是將過渡金屬離子高度分散在高比表面積，高孔隙率的固體材料中。例如，Yang等人首次報道了負載Cu(I)或Ag(I)的Y型沸石與噻吩中S原子間的π絡合現(xiàn)象[26]。后來，一系列負載過渡金屬離子（例如：Cu(I)，Ag(I)，Pd(II)和Ni(II)）的π絡合多孔吸附劑在吸附脫硫領域被廣泛研究[27-30]。但是，真實燃油中存在的芳烴和烯烴會與噻吩類硫化物競爭π-絡合吸附中心，導致吸附劑對噻吩類硫化物的吸附選擇性明顯降低。圖1-3π絡合作用模型Figure1-3.Theπ-complexationmodel1.4.3S-M吸附機理噻吩分子中的硫原子，3P軌道上存在4個價電子，一對位于芳環(huán)平面內(nèi)形成大π鍵，另一對則平行于芳環(huán)。因而，硫原子中電子可以作為π型給電子體與

【參考文獻】：
期刊論文
[1]烯烴對噻吩在介孔分子篩Al-MCM-41活性位物種上吸附脫硫機制的影響[J]. 郭忠森,祖運,惠宇,秦玉才,王煥,張曉彤,宋麗娟.  燃料化學學報. 2019(04)
[2]基于納米材料的靜態(tài)吸附脫硫進展[J]. 鐘黃亮,王春霞,周廣林,周紅軍.  化工進展. 2018(07)
[3]SiO2氣凝膠吸附材料研究進展[J]. 顏大偉,程東祥,陳靜.  廣州化工. 2015(23)
[4]吸附法脫除柴油中噻吩類含硫化合物的研究進展[J]. 王廣建,仙保震,劉影,付信濤,張路平.  化工進展. 2014(10)
[5]金屬摻雜炭氣凝膠的制備及其在燃油脫硫中的應用[J]. 李華靜,李遠剛,惠曉剛.  西安科技大學學報. 2013(05)
[6]改性Y分子篩的吸附脫硫性能[J]. 楊玉輝,劉民,宋春山,郭新聞.  石油學報(石油加工). 2008(04)



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