载铜吸附剂的制备及其对煤油脱硫醇的研究

摘要

近年来，随着世界经济的发展，石油消耗量正逐年增加，石油燃烧所产生的有毒气体对大气的污染也越加严重，其中燃料油中的有机硫化物燃烧所生成的SO<,2>、SO<,3>，不但危害人类的身体健康，甚至还造成酸雨。为了控制燃油中的硫含量，各国对燃油中的硫含量纷纷制定了苛刻的新规定。因此寻找一种吸附效率高、生产成本低、设备投资少、易于工业化生产和无环境污染的高质量的脱硫技术就显得尤为重要。 目前工业上常用的脱硫技术有催化加氢法和氧化脱硫法，这两种方法虽然已比较成熟，但其脱硫效果却越来越不能满足新规定的要求；生物脱硫法选择性高，但要实现大规模工业化生产还需要解决很多问题。吸附法脱硫是一种新兴的脱硫技术，他具有投资及操作费用低等优点，寻找性能优异的脱硫吸附剂是这项技术的关键。因此，本论文的工作重点就是采用浸渍法和共沉淀法制备新型的优质脱硫吸附剂，并探讨其对燃油中含硫有机物的脱除效果。主要的研究成果概括为以下几个方面： 1.以13X分子筛、活性氧化铝、活性炭作为粒状吸附剂载体，以不同浓度的氯化亚铜-氨水溶液作为浸渍液，经过真空干燥制备浸渍型载铜吸附剂，对煤油中的硫醇脱除效果良好。改变不同的制备条件，得出当浸渍液浓度为Cu<,2>Cl<,2>：NH<,3>·H<,2>O=0.06g/mL，浸渍时间为2h，吸附时间为2h时，13X分子筛与活性炭的吸附硫醇效果较好。 2.以葡萄糖和CTAB(十六烷基三甲基溴化铵)作为助剂，以氢氧化钠作为沉淀剂，首次选用超声波促进二价铜盐与铝盐溶液完全地均匀地生成沉淀，用水合肼还原氢氧化铜得到分散性好，粒度较细的氧化亚铜，从而得到GCD(共沉淀)载铜氧化铝吸附剂。运用SEM、AAS、XPS表征结构，得出GCD载铜氧化铝吸附剂是由超微粒子组成，且具有一定空洞，在高温焙烧下能形成层状纤维，吸附效果最佳；吸附剂当中含有较丰富的铜离子和亚铜离子，且随着吸附剂中铜离子和亚铜离子所占比例的增加，吸附剂的脱硫效果就越好。 3.改变不同的制备条件，得到GCD载铜氧化铝吸附剂的理想制备方法。得出等物质的量浓度的铜盐与铝盐溶液配比50：50，以葡萄糖为助剂，用水合肼还原，真空干燥3小时后，在1000℃焙烧3个小时，制得的吸附剂脱出硫醇效果最好。 4．吸附动力学研究结果表明，硫醇在GCD载铜氧化铝上的吸附速率可以用Lagergren一级速率方程和二级速率方程来描述，但通过相关性数据来看，二级速率方程描述硫醇在GCD载铜氧化铝上的吸附行为更贴切。根据Arrhenius方程求出的GCD载铜氧化铝上对硫醇吸附的表观活化能Ea为-43.99KJ／mol，活化能很小，说明吸附时克服的能垒低，吸附速度快，说明GCD载铜氧化铝吸附剂吸附硫醇是以物理吸附为主的复杂过程。按照Fick定律比较出的3种浸渍型吸附剂和GCD载铜氧化铝吸附剂在吸附硫醇过程中的吸附控制过程机制是一致的，在中间一段时间均属于颗粒内的扩散，但它们的扩散性存在较大差异。

目录

文摘

英文文摘

第一章前言

1.1研究背景

1.2脱硫发展状况

1.2.1催化氢化脱硫

1.2.2氧化脱硫

1.2.3生物脱硫

1.2.4吸附脱硫

1.2.5不同脱硫工艺技术综合比较

1.3吸附剂制备方法简介

1.3.1沉淀法

1.3.2浸渍法

1.3.3混合法

1.3.4离子交换法

1.3.5溶胶凝胶法

1.4本论文研究的主要问题

第二章浸渍型吸附剂的制备

2.1浸渍法概述

2.1.1浸渍法工艺

2.1.2浸渍液制备简介

2.2实验部分

2.2.1实验试剂

2.2.2实验仪器

2.2.3实验方法

2.3结果与讨论

2.3.1实验结果

2.3.2浸渍法制备吸附剂的结果讨论

2.4本章小结

第三章共沉淀法吸附剂的制备

3.1共沉淀制备方法概述

3.1.1影响沉淀的因素

3.1.2共沉淀法生产工艺

3.2氧化亚铜的制备简介

3.3实验部分

3.3.1实验试剂

3.3.2实验仪器

3.3.3实验步骤

3.3.4共沉淀法制备负载亚铜吸附剂的影响因素

3.4结构表征

3.4.1测试仪器

3.4.2结构测定

3.5结果与讨论

3.5.1共沉淀法制备负载亚铜吸附剂的最佳条件筛选

3.5.2CTAB和葡萄糖的作用

3.6本章小结

第四章吸附动力学与吸附机理探讨

4.1动力学研究概述

4.2实验部分

4.2.1实验试剂

4.2.2实验仪器

4.2.3实验方法

4.3结果与讨论

4.3.1GCD载铜氧化铝对硫醇的吸附动力学

4.3.2表观活化能

4.4吸附机理探讨

4.4.1吸附速率控制探讨

4.5本章小结

第五章结论

参考文献

致谢