π络合吸附剂材料制备及脱硫性能研究

发布时间：2020-11-09 04:58

　　 硫是原油中除了碳和氢外含量最多的元素,通常占原油质量的0.05-14%。近年来,全球汽车数量的大幅度增加导致大量的SOx、NOx和颗粒物排放到空气中,对人类的生活环境和身体健康造成极大影响,所以环境法规要求不断降低柴油和汽油中硫含量。传统的加氢脱硫技术(HDS)操作条件严苛,消耗大量的氢,难以去除噻吩类硫化物,还会造成辛烷值的损失,不适用于深度脱硫。吸附脱硫技术(ADS)是非传统脱硫技术之一,具有操作条件温和、投资少和选择性高等优势,受到广泛关注。常用的冗络合吸附剂主要是Cu(Ⅰ)或Ag(Ⅰ)等过渡金属离子负载的分子筛、活性炭、金属氧化物和金属有机骨架材料等。本文主要制备了以Cu(Ⅰ)负载沸石分子筛和Ag(Ⅰ)负载金属有机骨架来探究两种吸附剂对噻吩类硫化物的吸附性能。通过氨保护的离子交换法成功制备了 Cu(Ⅰ)改性的不同硅铝比(Si/Al=1.23,2.30,5.30)沸石分子筛,并通过X射线粉末衍射(XRD)、场发射扫描电镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和等离子电感耦合分析(ICP)等分析手段对吸附剂进行表征,以噻吩或苯并噻吩作为硫化物模型,正辛烷作为溶剂的模拟油,分别通过静态和动态吸附测试吸附剂的脱硫性能。结果表明:在含噻吩的模拟油中,Cu(Ⅰ)-Z-5.30吸附剂具有最好的脱硫性能,脱硫性能顺序为Cu(Ⅰ)-Z-5.30Cu(Ⅰ)-Z-1.23Cu(Ⅰ)-Z-2.30。而在含苯并噻吩的模拟油中,Cu(Ⅰ)-Z-2.30具有最好的脱硫性能,脱硫性能顺序为Cu(Ⅰ)-Z-2.30Cu(Ⅰ)-Z-5.30Cu(Ⅰ)-Z-1.23。为了得到同时具有高吸附容量和选择性的吸附材料,本文合成了金属有机骨架材料UiO-66,并且引入-S03H官能团,得到不同磺酸基含量的UiO-66-SO3H。通过离子交换法负载具有π络合作用的Ag(Ⅰ),得到UiO-66-SO3Ag。通过EDS图像分析证明了 Ag(Ⅰ)的存在,且均匀分布在材料中。通过静态吸附试验表明:磺酸基引入比例为0.15时,UiO-66-SO3Ag-0.15对噻吩的吸附效果最佳。不同磺酸基量吸附剂的吸附性能顺序为:UiO-66-SO3Ag-0.15UiO-66-SO3Ag-0.20UiO-66-SO3Ag-0.10UiO-66-SO3Ag-0.05。通过模板剂原位自组装的方法将缺陷位引入到UiO-66-SO3H,合成具有介孔结构的多孔级金属有机骨架材料H-UiO-66-S03H。与UiO-66-SO3H相比,H-UiO-66-SO3H具有更高的比表面积、孔尺寸和孔体积,通过与硝酸银溶液离子交换得到H-UiO-66-SO3Ag。通过静态吸附试验表明:磺酸基引入比例为0.375时,H-UiO-66-SO3Ag-0.375对噻吩的吸附效果最佳。不同磺酸基量吸附剂的吸附性能顺序为:H-UiO-66-SO3Ag-0.375H-UiO-66-SO3Ag-0.25H-UiO-66-SO3Ag-0.15。而当磺酸基引入比例为 0.25 时,H-UiO-66-SO3Ag-0.25对苯噻吩的吸附效果最佳。不同磺酸基量吸附剂的吸附性能顺序为:H-UiO-66-SO3Ag-0.25H-UiO-66-SO3Ag-0.125H-UiO-66-SO3Ag-0.375。
【学位单位】：扬州大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TQ424;TE624.55
【部分图文】：

ＦＡＵ沸石分子筛由于具有高的比表面积、孔体积、良好的热稳定性及离子交换性能等??优点得到广泛的应用。ＮａＹ型分子筛是最常用的商业吸附剂，可交换的阳离子占据在八面??体笼的ｓｉ、ｓｒ、ｓｎ、ｓｉｒ位（如图３－１）［５５＿５７］。Ｃｕ（ｉ）只会占据ｙ型分子筛的ｓｒ和ｓｉｉ位，而??Ｓｒ位并不暴露在孔道中，不能吸附噻吩等大分子物质［５８］。与ＮａＹ型分子筛相比，低硅铝比??的Ｎａｘ型分子筛拥有更多的可交换的阳离子位，可占据在ｓｉ、ｓｒ、ｓｉｉ、ｓｉｒ、ｓｉｒ和ｓｉｉｉ??位，仅有ＳＩＩ和ｓｍ暴露与孔道中，可与吸附分子发生作用。??龜??图３－１?ＦＡＵ分子筛中阳离子位置??Ｆｉｇ?３－１?Ｃａｔｉｏｎ?ｐｏｓｉｔｉｏｎｓ?ｉｎ?ＦＡＵ?ｚｅｏｌｉｔｅｓ??Ｃｕ（Ｉ）改性ＦＡＵ分子筛需要在高温下进行，遗憾的是Ｃｕ（Ｉ）改性ＮａＸ型分子筛在高温??下不稳定，温度超过２００?°Ｃ时骨架坍塌本章实验采取一种氨基保护的方法使改性后的??Ｘ型分子筛可以在高温下保持稳定的骨架结构，同时探宄了?Ｃｕ（Ｉ）改性不同硅铝比??（Ｓｉ／Ａｌ＝１．２３，?２．３０，５．３０）ＦＡＵ分子筛对噻吩和苯并噻吩的吸附脱硫性能的影响。??３．１吸附剂的制备??实验中使用的母体分子筛为三种

?５０??２?ｔｈａｔｅ?（ｄｅｇｒｅｅ）??图３－３初始分子筛和Ｃｕ（Ｉ）改性后分子筛的ＸＲＤ谱图??Ｆｉｇ．?３－３?ＸＲＤ?ｐａｔｔｅｒｎｓ?ｏｆ?ｏｒｉｇｉｎａｌ?ａｎｄ?ｍｏｄｉｆｉｅｄ?ｚｅｏｌｉｔｅｓ．??Ｉｉ??ｌ、＿?＾?＿??图３－４?Ｃｕ（丨丨）Ｘ－１．２３Ｎ还原前⑷后（ｂ）的图像，Ｃｕ（丨丨）Ｘ－１．２３还原前（ｃ）后（ｄ）的图像??Ｆｉｇ．?３－４?Ｉｍａｇｅｓ?ｏｆ?Ｃｕ（ＩＩ）Ｘ－ｌ?．２３Ｎ?（ａ）?ｂｅｆｏｒｅ?ａｎｄ?（ｂ）?ａｆｔｅｒ?ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ．?Ｉｍａｇｅｓ?ｏｆ?Ｃｕ（ＩＩ）Ｘ－１．２３?（ｃ）ｂｅｆｏｒｅ?ａｎｄ?（ｄ）??ａｆｔｅｒ?ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ．??图３－３为未改性分子筛和Ｃｕ（Ｉ）改性后分子筛的ＸＲＤ谱图，可以看出铜氨保护的Ｘ和??Ｙ型分子筛在改性后与改性前的图谱基本一致，分子筛的特征峰没有变化，说明分子筛在??经过离子交换和高温还原后骨架结构没有变化，也没有出现Ｃｕ及Ｃｕ氧化物的特征峰，表??明Ｃｕ高度分散在分子筛上。与未改性分子筛相比

Ｆｉｇ．?３－３?ＸＲＤ?ｐａｔｔｅｒｎｓ?ｏｆ?ｏｒｉｇｉｎａｌ?ａｎｄ?ｍｏｄｉｆｉｅｄ?ｚｅｏｌｉｔｅｓ．??Ｉｉ??ｌ、＿?＾?＿??图３－４?Ｃｕ（丨丨）Ｘ－１．２３Ｎ还原前⑷后（ｂ）的图像，Ｃｕ（丨丨）Ｘ－１．２３还原前（ｃ）后（ｄ）的图像??Ｆｉｇ．?３－４?Ｉｍａｇｅｓ?ｏｆ?Ｃｕ（ＩＩ）Ｘ－ｌ?．２３Ｎ?（ａ）?ｂｅｆｏｒｅ?ａｎｄ?（ｂ）?ａｆｔｅｒ?ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ．?Ｉｍａｇｅｓ?ｏｆ?Ｃｕ（ＩＩ）Ｘ－１．２３?（ｃ）ｂｅｆｏｒｅ?ａｎｄ?（ｄ）??ａｆｔｅｒ?ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ．??图３－３为未改性分子筛和Ｃｕ（Ｉ）改性后分子筛的ＸＲＤ谱图，可以看出铜氨保护的Ｘ和??Ｙ型分子筛在改性后与改性前的图谱基本一致，分子筛的特征峰没有变化，说明分子筛在??经过离子交换和高温还原后骨架结构没有变化，也没有出现Ｃｕ及Ｃｕ氧化物的特征峰，表??明Ｃｕ高度分散在分子筛上。与未改性分子筛相比
【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 丁毓怡;;W.C.E 法脱硫性能及其机理的探讨[J];化肥工业;1988年01期

2 沈志耀,叶慧娟,章燕豪;CuNaX分子筛吸附脱硫性能的研究[J];环境科学学报;1989年04期

3 白雪峰;郭树才;;新法干馏半焦脱硫性能的研究[J];辽宁化工;1989年01期

4 安长胜;李巧玲;张昭;陈宇;张淑敏;;NiO-ZnO/Al_2O_3-SiO_2吸附剂的结构与脱硫性能研究[J];能源化工;2015年01期

5 张蕾;刘茜;张磊;;改性热解焦负载型催化剂脱硫性能的研究[J];煤炭技术;2016年11期

6 张守玉,吕俊复,岳光溪,王洋;煤质活性焦表面性质对其脱硫性能的影响[J];湘潭矿业学院学报;2003年02期

7 邹长武,尹华强,楚英豪,吴军良,刘勇军;粘胶基活性炭纤维的脱硫性能[J];环境工程;2001年01期

8 刘勇军;王维竹;巩梦丹;郭家秀;尹华强;程琰;;氮表面修饰活性炭纤维的脱硫性能[J];四川大学学报(工程科学版);2014年06期

9 刘硕磊;王建英;孟晓彩;史新乐;;亚砜类化合物的合成及其脱硫性能研究[J];现代化工;2016年11期

10 杨波;诸林;杨超越;唐诗;;空间位阻胺1,3-二(二乙胺基)-2-丙醇的合成及脱硫性能评价[J];现代化工;2017年03期

相关博士学位论文 前6条

1 张景成;反应吸附剂的制备与深度脱硫性能研究[D];中国石油大学;2010年

2 马雯雯;多酸基TiO_2低维纳米材料的合成及其脱硫性能的研究[D];东北师范大学;2017年

3 赵建立;碱性工业废渣湿法脱硫消溶机理分析及脱硫性能研究[D];山东大学;2011年

4 刘新鹏;用于硫化氢脱除与硫资源回收的绿色脱硫新体系性能研究[D];山东大学;2017年

5 王洪国;清洁燃料选择性吸附脱硫过程中硫化物吸附行为的研究[D];中国石油大学;2010年

6 田立江;双循环多级水幕反应器脱硫性能研究[D];中国矿业大学;2010年

相关硕士学位论文 前10条

1 韩书宇;Co-NH_2-SBA-15的制备及其脱硫性能研究[D];东北石油大学;2018年

2 王吉龙;π络合吸附剂材料制备及脱硫性能研究[D];扬州大学;2018年

3 耿朝阳;负载铜、镍改性活性炭的制备及脱硫性能的研究[D];昆明理工大学;2017年

4 石瑞华;炭材料复合金属有机框架化合物（MOFs）常温脱硫性能研究[D];太原理工大学;2017年

5 皮信信;再生过程对活性焦理化结构及脱硫性能的影响[D];哈尔滨工业大学;2016年

6 李露露;空间位阻胺选择脱硫性能的研究[D];西南石油大学;2016年

7 付金贝;负载型固体杂多酸的制备及其脱硫性能研究[D];山东大学;2017年

8 黄德奇;柴油深度脱硫吸附剂的制备及脱硫性能研究[D];华东理工大学;2011年

9 周新萍;CeO_n-MnO_x/ZrO_2高温脱硫剂的制备及其脱硫性能[D];中国矿业大学;2016年

10 蒋宁;载镍和镍锌炭气凝胶的制备及其脱硫性能的研究[D];上海应用技术学院;2015年

本文编号：2875925