用于深度脱硫聚合离子液体介孔材料的制备与性能

发布时间：2017-03-22 13:15

  本文关键词：用于深度脱硫聚合离子液体介孔材料的制备与性能，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：燃油深度脱硫一直是化学化工领域较为热门的研究课题之一,而离子液体对燃油中不易脱除的噻吩类硫化物良好的萃取性能已经得到了证实,但是,离子液体应用中的各种问题如高粘性、毒性、性价比低等都制约着离子液体在深度脱硫领域的应用。聚合离子液体是一种以离子液体为单体聚合的新型固体材料,既有离子液体本身的特性,又属于聚合材料,具有一定的机械强度和结构,因而可综合得到比离子液体单体更优良的性能。聚合离子液体应用于N2等气体吸附已得到了大量研究,用于焦油中苯酚吸附也已见报端,但聚合离子液体吸附脱硫的研究报道却较为少见,本文在这一领域进行了探索研究。本文采用三种不同方法,制备了三种不同结构的聚合物前驱体及其接枝改性得到的聚合离子液体。对氯甲基苯乙烯经自由基均聚反应得到无孔的、聚合度为200的线性聚合物PCE-1。该聚合物经N-甲基咪唑接枝得到聚合离子液体PIL-1,其分解温度200℃,离子液体官能组分的含量为0.00316 mol·g-1。工业聚对氯甲基苯乙烯树脂PCE-2为多孔的共聚物颗粒,其比表面积为33.19 m2.g-1,平均孔径14.40 nm；该树脂经N-甲基咪唑接枝得到聚合离子液体PIL-2。PIL-2为介孔材料,其平均孔径9.1nm,比表面积25.06 m2.g-1,分解温度200℃,离子液体官能组分的含量为0.0029mol·g-1。PCE-2通过二氯甲烷的傅-克反应,得到二次交联改性的聚合物PCE-3,其比表面积大幅度提高到370.53 m2.g-’,微孔比表面积190.12m2.g-1,平均孔径3.83 nm; PCE-3经N-甲基咪唑接枝得到聚合离子液体PIL-3,其比表面积151.79 m2·g-1,微孔比表面积46.45 m2.g-1,平均孔径7.89 nm,分解温度200℃,离子液体官能组分的含量为0.00206mol·g-1。本文测定了三种聚合离子液体及其聚合物基体对噻吩类硫化物T、BT、DBT的吸附性能。结果表明,具有多孔结构的树脂基体PCE-2和PCE-3自身具有一定的物理吸附脱硫能力,其对三种硫化物的吸附性能顺序为DBTBTT,其中PCE-3对DBT的吸附量可达4.08 mgS·g-1(25℃,油剂比50：1)。三种聚合离子液体对不同硫化物的吸附性能顺序与其电中性的树脂基体正相反,为TBTDBT,说明其吸附的机理发生了变化,即由物理吸附变为了化学吸附为主。对每种硫化物,三种聚合离子液体的吸附性能与其多孔程度和比表面积有关,其顺序均为PIL-3 PIL-2PIL-1,其中PIL-3对T的吸附量可达3.67 mgS·g-1 (25℃,油剂比50：1)。通过PCE基体改性前后脱硫性能的横向对比和三种PILs脱硫性能纵向对比表明,获得具有高比表面积微孔结构的聚合离子液体有利于充分发挥其物理吸附和化学吸附作用,是提高其脱硫性能的关键。此外,本文研究发现聚合离子液体吸附脱硫可以在较短的时间(1h)内达到平衡,油中芳烃的存在会降低聚合离子液体对噻吩类硫化物的吸附性能。
【关键词】：聚合离子液体 吸附 脱硫 燃料油
【学位授予单位】：北京化工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TE624;TB383.4
【目录】：

• 学位论文数据集3-4
• 摘要4-6
• ABSTRACT6-15
• 第一章 绪论15-31
• 1.1 引言15
• 1.2 燃料油脱硫研究现状15-20
• 1.2.1 催化加氢脱硫技术15-16
• 1.2.2 溶剂萃取脱硫技术16-19
• 1.2.2.1 传统酸碱萃取脱硫16-17
• 1.2.2.2 离子液体萃取脱硫17-19
• 1.2.3 吸附脱硫技术19
• 1.2.4 其它脱硫技术19-20
• 1.3 聚合离子液体研究与应用20-30
• 1.3.1 聚合离子液体的制备方法21-27
• 1.3.1.1 离子液体单体自由基均聚21-23
• 1.3.1.2 离子液体自由基共聚23-24
• 1.3.1.3 离子液体单体交联自聚24-25
• 1.3.1.4 聚合物离子化改性25-27
• 1.3.2 聚合离子液体的应用27-30
• 1.3.2.1 吸附分离领域应用27-29
• 1.3.2.2 材料领域应用29
• 1.3.2.3 其它应用29-30
• 1.4 本课题主要研究内容30-31
• 第二章 聚苯乙烯-咪唑类聚合离子液体的制备与表征31-57
• 2.1 引言31
• 2.2 实验试剂与设备31-33
• 2.3 分析表征方法与设备33-36
• 2.4 均聚对氯甲基苯乙烯-N-甲基咪唑离子化产物PIL-136-42
• 2.4.1 PIL-1合成原理36
• 2.4.2 PIL-1合成实验装置36-37
• 2.4.3 PIL-1制备操作37-38
• 2.4.3.1 对氯甲基苯乙烯均聚物PCE-1制备37-38
• 2.4.3.2 PIL-1制备38
• 2.4.4 PIL-1的分析表征38-42
• 2.4.4.1 PIL-1元素含量测定38-39
• 2.4.4.2 PIL-1结构组成分析39-40
• 2.4.4.3 PIL-1的分子量分析40-41
• 2.4.4.4 PIL-1的热稳定性分析41-42
• 2.5 工业聚对氯甲基苯乙烯树脂-N-甲基咪唑离子化产物PIL-242-47
• 2.5.1 PIL-2合成原理42
• 2.5.2 PIL-2实验装置42-43
• 2.5.3 PIL-2制备操作43
• 2.5.4 PIL-2的分析表征43-47
• 2.5.4.1 PIL-2与PCE-2元素含量测定43-44
• 2.5.4.2 PIL-2与PCE-2组成结构分析44-45
• 2.5.4.3 PIL-2与PCE-2 BET分析45-46
• 2.5.4.4 PIL-2的热稳定性分析46-47
• 2.6 工业聚对氯甲基苯乙烯化学增孔-N-甲基咪唑离子化产物PIL-347-55
• 2.6.1 PIL-3合成原理47-49
• 2.6.2 PIL-3实验装置49
• 2.6.3 PIL-3制备过程49
• 2.6.4 PIL-3的分析表征49-55
• 2.6.4.1 PIL-3与PCE-3元素含量测定49-50
• 2.6.4.2 PIL-3与PCE-3组成结构分析50-51
• 2.6.4.3 PIL-3与PCE-3 BET分析51-54
• 2.6.4.4 PIL-3热稳定性分析54-55
• 2.7 本章小结55-57
• 第三章 聚合离子液体的脱硫性能测定57-73
• 3.1 引言57
• 3.2 实验药品及仪器57-58
• 3.3 实验内容58-61
• 3.3.1 模拟油配制58
• 3.3.2 吸附实验操作58
• 3.3.3 硫含量测定方法58-60
• 3.3.4 相关计算公式60-61
• 3.3.4.1 平衡吸附量计算公式60
• 3.3.4.2 吸附效率计算公式60-61
• 3.4 结果与讨论61-71
• 3.4.1 最优脱硫性能PCE-3-A-B与PIL-3-A-B的选取61-62
• 3.4.2 PCE-2与PCE-3对噻吩类硫化物吸附性能对比62-64
• 3.4.3 不同聚合离子液体对噻吩类硫化物吸附性能64-70
• 3.4.3.1 三种聚合离子液体结构组成对比64
• 3.4.3.2 三种聚合离子液体的吸附平衡时间测定64-66
• 3.4.3.3 聚合离子液体对不同噻吩类硫化物的吸附性能66-68
• 3.4.3.4 油中芳烃组分对聚合离子液体脱硫性能影响68-69
• 3.4.3.5 吸附剂加入质量对吸附效率的影响69-70
• 3.4.4 树脂基体PCE-3与其改性物PIL-3吸附脱硫性能对比70-71
• 3.5 本章小结71-73
• 第四章 结论73-75
• 参考文献75-79
• 致谢79-81
• 研究成果及发表的论文81-83
• 导师及作者简介83-84
• 附件84-85

【参考文献】

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1 陈晓燕;卢凯;齐美玲;傅若农;;聚合离子液体毛细管气相色谱固定相的性能评价[J];色谱;2009年06期

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本文编号：261604