论文摘要
随着环境保护意识的增强和世界范围燃料油含硫量标准的提高,燃料油的深度脱硫受到人们的广泛关注。吸附脱硫法因为可以在常温常压条件下选择性脱除燃料油中的含硫有机化合物而受到研究者的青睐。但现有研究大多集中在吸附材料的筛选方面,对竞争吸附和吸附机理的研究比较薄弱。因此,本论文以活性炭为吸附材料,并采用氧化的方法对其进行了改性,考察了改性的活性炭对汽油模拟体系中噻吩的吸附脱除性能。使用过硫酸铵和臭氧对活性炭进行氧化改性,以噻吩-环己烷模拟溶液为吸附研究体系,分别采用静态和动态吸附法对吸附剂进行脱硫能力评价,噻吩吸附量为考察目标,确定适宜的氧化改性条件。结果表明,活性炭静态吸附噻吩的平衡容量由8.47 mg/g分别提高到15.52 mg/g、21.50 mg/g,动态吸附噻吩的穿透容量由2.03 mg/g分别提高到8.10 mg/g、14.21 mg/g。考察了汽油中组分对噻吩的选择吸附脱除的影响,结果表明烷烃对活性炭吸附噻吩的性能影响不大,汽油中存在的大量芳烃和烯烃与噻吩硫化物间存在着较强的竞争吸附作用,竞争物质存在的量越多,对脱硫率的影响越大,并且芳烃的影响比烯烃的影响更显著。利用低温N2吸附、Boehm滴定、FT-IR等表征手段,考察了活性炭孔结构、表面化学性质与噻吩吸附容量之间的关系。结果表明,在孔结构相近的情况下,噻吩在改性活性炭上的吸附容量的增加主要与活性炭表面含氧基团量的增加有关。对比研究了汽油模拟体系中噻吩在改性前后活性炭上的吸附过程。噻吩在活性炭上的吸附等温线可用Langmuir吸附模型加以描述。吸附热力学研究表明,活性炭吸附噻吩是放热、混乱度降低、自发进行的过程,氧化提高了活性炭对噻吩的亲和力。吸附动力学研究表明,噻吩在活性炭上的吸附速率可以用拟二级速率方程来描述。颗粒内扩散过程是该吸附速率的控制步骤,但不是唯一的速率控制步骤,吸附速率同时还受颗粒外扩散过程的控制。将吸附性能较好的臭氧氧化的活性炭用于催化裂化（FCC）汽油的吸附脱硫研究,优化了其吸附条件和再生条件。利用优化的吸附条件,可以使硫含量为796μg/g的FCC汽油的初始流出液硫含量降到18μg/g;吸附饱和后的活性炭经乙醇洗脱再生循环使用3次,仍可以使初始流出液硫含量降到45μg/g。