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近年来,柴油作为重要的动力燃料逐渐被世界各国所青睐,有研究表明,柴油发动机可比汽油发动机节能25%-30%,且具有安全、性能好和使用寿命长等优点。随着世界范围内车辆柴油化趋势的加快,柴油的需求量会愈来愈大,然而,柴油燃烧后排出的废气对环境产生了严重的的危害。为了满足日益严格的环境法规要求,降低或去除柴油中的硫化物已成为目前各国脱硫研究的重点。传统加氢脱硫对有机硫化物如苯并噻吩、二苯并噻吩及其衍生物很难去除,因此,新的、可选择性的脱硫方法正成为人们研究的热门。目前,萃取催化氧化脱硫受到人们的广泛关注,合适的催化剂在很大程度上提升了柴油氧化脱硫的效果。
本文以多金属氧酸盐离子液体(POM-ILs)作为催化剂,室温离子液体作为溶剂和萃取剂,30%(质量分数)的双氧水作为氧化剂建立萃取催化氧化脱硫体系,以此对模型油中的苯并噻吩(BT)、二苯并噻吩(DBT)和4,6-二甲基二苯并噻吩(4,6-DMDBT)进行脱硫活性考察。
本文的研究工作主要包括以下三个部分:
(1)合成了[PSPy]3PW12O40·2H2O催化剂,简写为[PSPy]3PW,并对其结构和组成进行相关表征,同时考察了其在模型油中的催化脱硫活性。实验表明,[PSPy]3PW/H2O2/[Omim]PF6萃取催化氧化脱硫体系效果最佳,其最佳反应条件为:T=30℃,t=1 h,n(H2O2)/n(DBT)/n(Catal.)=480:120:1,转速为700 rhm,模型油为5 mL。该体系对模型油中DBT的去除率可达到99.5%,4,6-DMDBT的去除率为98.4%;对真实汽油中的硫化物也具有良好的脱除效果。此外,[PSPy]3PW/H2O2/[Omim]PF6脱硫体系还具有很好的循环性,使用多次后脱硫率几乎没有任何降低。
2.合成了 Keggin型咪唑多金属氧酸盐离子液体[MIMPS]3PW12O40·2H2O,简写为[MIMPS]3PW,并对其结构进行表征,同时考察了其在模型油中的催化脱硫活性。实验表明,催化剂[MIMPS]3PW在[Omim]PF6条件下的催化脱硫活性最好,室温1 h内DBT便可完全脱除,4,6-DMDBT也可以达到深度脱除。在对真实柴油的考察中,发现该体系对成份复杂的真实柴油也有理想的脱硫效果,此外,该体系还具有良好的循环性。
3.合成了四种不同碳链长度的Keggin型POM-ILs催化剂,分别为[Bmim]3PW12O40,[Omim]3PW12O40·2H2O,[C12mim]3PW12O40·2H2O,[C16mim]3PW12O40,并对其结构和组成进行分析,同时考察了在模型油中的催化脱硫活性。实验表明,四种催化剂在Catal./H2O2/[Omim]PF6脱硫体系下都表现出很好的催化脱硫活性,在温和的反应条件下,DBT的去除率可以达到97%左右,达到了深度脱硫的目的。
本论文首次将多金属氧酸盐离子液体(POM-ILs)应用到燃油的脱硫中,并取得了较好的脱硫效果,丰富和发展了POM-ILs在化学领域的研究,具有一定的实际研究价值。