本文關(guān)鍵詞：低共熔溶劑中雜多酸類催化劑催化氧化燃油脫硫的研究

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【摘要】：燃料燃燒產(chǎn)生的硫氧化物(SO_x)所帶來的環(huán)境污染、經(jīng)濟(jì)損失以及對人們健康的威脅愈來愈嚴(yán)重。因此,世界各國對燃油中硫含量的限制越來越嚴(yán)格。目前應(yīng)用最普遍的脫硫技術(shù)是加氫脫硫,然而該技術(shù)需要在苛刻的條件下進(jìn)行,且由于其對芳香類硫化物的脫除效果不理想而難以達(dá)到深度脫硫的目的,因而迫切需要可以替代的脫硫技術(shù)。氧化脫硫(ODS)與萃取脫硫(EDS)相結(jié)合的技術(shù)因為操作簡單,反應(yīng)條件溫和,脫硫效率高等優(yōu)點而成為最受歡迎的脫硫方法之一。近幾年來,離子液體(ILs)逐漸取代了傳統(tǒng)的萃取劑,而其昂貴的價格,難生物降解等缺陷又阻礙了其工業(yè)化。低共熔溶劑(DESs)因為具有與ILs相似的物化性質(zhì),且原料價廉易得,可生物降解等特點,被認(rèn)為是可以取代ILs的新型“綠色溶劑”。研究過程中首先合成了中性、酸性和堿性三類氯化膽堿類DESs并將其作為萃取劑,再將商品級含鎢化合物催化劑加入其中,構(gòu)建催化體系來研究其對燃油中噻吩類硫化物的催化氧化脫硫活性。實驗主要考察了不同脫硫體系、催化劑的種類及用量、溫度和時間等因素對脫硫效果的影響。研究發(fā)現(xiàn)脫硫活性最好的中性DES ChCl/2PEG在最佳條件下可脫除模型油中99%以上的DBT,且活性在循環(huán)4次后沒有明顯的降低。利用1HNMR表征證明反應(yīng)前后ChCl/2PEG的結(jié)構(gòu)并沒有發(fā)生變化。此外,ChCl/2PEG對不同硫化物的脫除效果由高到低為DBT,4-MDBT,4,6-DMDBT,3-MBT,BT。通過GC-MS表征證明DBT的氧化產(chǎn)物為其相應(yīng)的亞砜(DBTO)和砜(DBTO_2)。為進(jìn)一步了解雜多酸鹽在燃油脫硫過程中的催化效果,接著按不同摩爾比合成了季擕型雜多酸鹽催化劑,結(jié)合DESs和H_2O_2構(gòu)建了萃取耦合催化氧化脫硫(ECODS)體系。通過FT-IR表征證明了催化劑的結(jié)構(gòu)以及DESs與油品不互溶的性質(zhì)。實驗中主要研究了催化劑種類和用量、氧化劑、干擾物等因素對脫硫效率的影響。實驗結(jié)果表明,當(dāng)以[TTPh]_3PMo_(12)O_(40)為催化劑,反應(yīng)條件為n(catalyst)=0.0156 mmol,n(O)/n(S)=4,V(ChCl/2Ac):V(model oil)=2.5:5,T=50℃,t=120 min時,深度脫硫得以實現(xiàn)。在相同條件下BT比DBT更易脫除。此外,通過對不同干擾物的研究,發(fā)現(xiàn)環(huán)己烯的存在對脫硫效果影響很大。結(jié)合上文的研究,發(fā)現(xiàn)酸性條件下的脫硫效率相對較好。因此根據(jù)文獻(xiàn)合成了季銨型、吡啶型和咪唑型三類磷鎢酸鹽催化劑,并利用1HNMR、FT-IR和MS表征證明其成功合成。實驗中主要研究了催化劑種類,尤其是催化劑酸強(qiáng)度和陽離子類型在脫硫體系中的活性。結(jié)果表明三類催化劑的活性順序為[PSTEtA]_3PW_(12)O_(40)[PSPy]_3PW_(12)O_(40)[PSim]_3PW_(12)O_(40)[TBAC]_3PW_(12)O_(40)[Bmim]_3PW_(12)O_(40),最佳條件下對上述硫化物的選擇順序為DBT3-MBT4-MDBT4,6-DMDBTBT。根據(jù)DBT氧化產(chǎn)物DBTO_2的FT-IR表征,結(jié)合不同H_2O_2量和溫度下DBT氧化反應(yīng)的動力學(xué)擬合,提出了可能的脫硫機(jī)理。
【學(xué)位授予單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TE624.5;O643.36

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