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柴油在高温燃烧时形成硫的氧化物,它以气体的形式排放到空气中影响周围的生活环境。因此柴油脱硫已是各国竞相研制的课题。在传统的脱硫工艺中,主要有加氢脱硫和非加氢脱硫两种方式,但是加氢脱硫很难脱除苯并噻吩、二苯并噻吩及其衍生物。所以非加氢脱硫引起了人们极大的关注,其中萃取耦合氧化脱硫法被认为是最具有应用前景的脱硫方式。
本文主要研究萃取-催化氧化脱硫体系。以苯并噻吩(BT)、二苯并噻吩(DBT)和4,6-二甲基二苯并噻吩(4,6-DMDBT)溶解在正辛烷中作为模型油。离子液体作为萃取剂和溶剂,30%(质量分数)的双氧水作为氧化剂,以钒化物作为催化剂,进行萃取/催化氧化脱硫。
本文的研究工作主要包括以下三个部分:
(1)考察了V2O5-[Bmim]BF4-H2O2体系在不同时间,反应温度,不同H2O2用量和催化剂用量对脱硫率的影响。优化反应条件为:反应温度为30℃,反应时间4 h,[n(DBT)/n(V2O5)=20],[n(H2O2)/n(DBT)=6],V2O5-[Bmim]BF4-H2O2体系对DBT的脱硫率可以达到98.7%,达到了深度脱硫的目的。
(2)合成了催化剂VO(acac)2,并运用IR光谱对催化剂进行表征。考察了在不同时间和反应温度时的脱硫率,不同H2O2用量和催化剂用量对脱硫率的影响。优化反应条件为:反应温度为30℃,反应时间2 h,[n(DBT)/n(Catalyst)=20],[n(H2O2)/n(DBT)=5],IL=1 mL时,VO(acac)2-[Bmim]BF4-H2O2体系对DBT的脱硫率可以达到99.6%,达到了深度脱硫的目的。
(3)合成了五种过氧钒配合物:[VO(O2)2(phen)]·H2O、[V2O2(O2)3(asn)3]·H2O、[V2O2(O2)3(gln)3]·H2O、Na[VO(O2)2(asn)]·H2O和Na[VO(O2)2(gln)]·H2O。采用元素分析、过氧含量测定、IR、UV-Vis和热重法对所合成的五种催化剂的组成和结构进行了表征。考察了反应时间、反应温度,H2O2用量和催化剂用量对脱硫率的影响。优化反应条件为:反应温度为50℃,反应时间2 h,[n(DBT)/n(Catalyst)=20],[n(H2O2)/n(DBT)=6],IL=1 mL时,[VO(O2)2(phen)]·H2O-[Bmim]BF4-H2O2体系对DBT的脱硫率可以达到98.8%,达到了深度脱硫的目的。