基于金属基离子液体的燃料油萃取/氧化脱硫研究

摘要

近年来，持续的雾霾天气给人们的健康带来了极大的危害，其中燃料油中含硫化合物燃烧排放的SOx是造成环境污染的主要原因之一，而且硫化物对机动车尾气后处理催化剂的危害极大，所以超清洁油品的生产是当前急需解决的重大社会问题。离子液体萃取/氧化脱硫是一项可以深度去除燃料油中硫化物的技术，但是目前常用的离子液体成本较高而且粘度较大。因此，寻找一种廉价且粘度较低的离子液体一直是大家感兴趣的课题。
　　本文首先基于N-甲基吡咯烷酮(NMP)与含硫化合物共同具有五元环结构及相似相容原理，将NMP与氯化铁和氯化锌通过配位的方法制备出廉价的离子液体。用红外光谱、热重表征了材料的结构、物理性质。引入金属氯化物的作用是为了降低N-甲基吡咯烷酮对真实柴油的溶解度，考察了金属氯化物与NMP的物质的量之比对材料脱硫性能的影响。其次以双氧水作氧化剂，制备的离子液体作萃取剂进行了对DBT的氧化脱硫实验研究。通过捕获剂实验和电子顺磁共振测试(EPR)证实氧化DBT的活性物质是羟基自由基(·OH)。在催化H2O2产生·OH实验中氯化铁基离子液体比氯化锌基离子液体表现出出更好的效果。本文提出了在油-离子液体-双氧水三相体系中萃取、催化氧化DBT的过程和机理。
　　以共沉淀的方法制备出Al2O3载体，用XRD、BET对材料进行了表征。其次进行了离子液体负载实验，研究了材料的光催化氧化脱硫性能，实验结果表明:负载后材料的脱硫率有所提高。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 引言

1．2 研究背景

1．3 燃料油脱硫工艺的简介

1．3．1 催化裂化脱硫工艺

1．3．2 催化加氢脱硫工艺

1．3．3 微生物催化脱硫工艺

1．3．4 有机溶剂萃取脱硫工艺

1．3．5 吸附脱硫工艺

1．3．6 离子液体脱硫工艺

1．3．7 氧化萃取脱硫工艺

1．4 本论文主要研究内容

第2章 C5H9NO·xZnCl2离子液体的制备及其萃取/氧化脱硫性能

2．1 引言

2．2 实验部分

2．2．1 实验所需要的药品及仪器设备

2．2．2 模型油的配制

2．2．3 C5H9NO·xZnCl2金属基离子液体的制备及活性组分的测量

2．2．4 C5H9NO·xZnCl2的结构

2．2．5 萃取脱硫实验

2．2．6 离子液体萃取/氧化耦合脱硫实验

2．2．7 氧化活性物种的活性测定

2．3 结果与讨论

2．3．1 傅里叶红外光谱(FT-IR)

2．3．2 粘度及电导率的测定

2．3．3 对DBT的萃取脱硫实验

2．3．4 萃取氧化耦合脱硫实验

2．3．5 电子顺磁共振测试(EPR)

2．4 C5H9NO·xZnCl2离子液体Nernst分离系数(KN)比较

2．5 离子液体循环性能

2．6 本章小结

第3章 C5H9NO·xFeCl3离子液体的制备及其萃取/氧化脱硫性能

3．1 引言

3．2 实验部分

3．2．1 实验所需要的药品及仪器设备

3．2．2 C5H9NO·xFeCl3金属基离子液体的制备

3．2．3 C5H9NO·xFeCl3的结构

3．2．4 萃取脱硫实验

3．2．5 萃取/氧化耦合脱硫实验

3．2．6 氧化活性物种的测定

3．3 结果与讨论

3．3．1 傅里叶红外光谱(FT-IR)

3．3．2 粘度及电导率测定

3．3．3 热重分析(TG)

3．3．4 萃取/氧化脱硫实验分析

3．3．5 萃取/氧化耦合脱硫实验

3．3．6 捕获剂实验

3．4 C5H9NO·xFeCl3金属基离子液体萃取氧化脱硫过程

3．5 C5H9NO·xFeCl3的Nernst分离系数(KN)比较

3．5 实验条件的影响

3．5．1 氧硫比对脱硫率的影响

3．5．2 剂油比对脱硫率的影响

3．5．3 反应温度对脱硫率的影响

3．6 离子液体循环稳定性测试

3．7 本章小结

第4章 离子液体负载及其光催化氧化脱硫实验研究

4．1 引言

4．2 实验部分

4．2．1 实验所需药品及仪器

4．2．2 光催化活性的测试

4．2．3 负载化离子液体的脱硫实验及光催化脱硫性能

4．3 结果与讨论

4．3．1 晶体结构(XRD)

4．3．2 比表面积(BET)

4．3．3 脱硫实验结果

4．4 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间所发表的论文

致谢