基于復(fù)合微反應(yīng)器催化氧化脫硫研究.pdf

1、近年來，環(huán)保問題受到人們越來越多的關(guān)注，燃料油的深度脫硫問題就是其中之一。2006年柴油中的硫含量將限制到16ppm之內(nèi)，然而傳統(tǒng)的加氫脫硫法(HDS)已遠遠不能滿足人們的要求。而且，加氫脫硫法反應(yīng)條件苛刻，設(shè)備投資大，使燃料油的成本顯著提高。因此，尋找一種能夠補充或替代加氫脫硫法的脫硫工藝，是石油工業(yè)領(lǐng)域所關(guān)注的焦點。目前，吸附脫硫、萃取脫硫、氧化脫硫和生物脫硫等脫硫技術(shù)曾被用于燃料油脫硫。其中與液液萃取技術(shù)相結(jié)合的催化氧化脫硫法是最

2、具潛力的深度脫硫法之一。該方法以對有機硫化物進行氧化為核心技術(shù)，選擇性的將燃料油中的噻吩及其衍生物轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的砜，然后利用砜較強的極性，通過萃取、吸附等分離技術(shù)將砜除去，達到深度脫硫的目的。 以高分子水凝膠為模板制備具有特殊結(jié)構(gòu)和性能的復(fù)合微球材料是當(dāng)今材料科學(xué)領(lǐng)域研究熱點之一，其優(yōu)勢在于模板的空間限域和調(diào)控作用可實現(xiàn)對復(fù)合材料的表面形貌及結(jié)構(gòu)的控制，獲得各種具有特異表面結(jié)構(gòu)的無機—有機復(fù)合材料，從而實現(xiàn)納米尺寸微粒與大尺度模板

3、間的有效復(fù)合。本研究首次將負載有過氧雜多酸季胺鹽的有機—無機復(fù)合微球催化劑用于燃料油的深度脫硫。該研究的優(yōu)勢在于：一方面，由于復(fù)合微球較大的尺寸可以實現(xiàn)催化劑與反應(yīng)體系的簡易分離；另一方面，由于微球具有核殼型結(jié)構(gòu)，而且親水性內(nèi)核為過氧化氫的儲存提供了可能，外殼負載相轉(zhuǎn)移催化劑使兩相反應(yīng)易于界面發(fā)生。 本論文主要對負載過氧磷鎢雜多酸季胺鹽(PW-HPA)的有機—無機復(fù)合微球制備、表征及其在燃料油深度脫硫中的應(yīng)用進行了研究，其研究工

4、作包括以下兩個方面： (一)采用反相懸浮聚合法合成了PAM微凝膠微球，以此微球為模板，用磷鎢酸(HPA)為溶脹液，分別在正庚烷、過氧化氫兩種體系中，通過兩相界面反應(yīng)使過氧磷鎢雜多酸季胺鹽沉積于微凝膠表面，制得具有核/殼結(jié)構(gòu)的PAM/PW-HPA復(fù)合微球材料。利用掃描電子顯微鏡(SEM)、傅立葉變換紅外光譜(FTIR)和熱重分析儀(TGA)對復(fù)合微球的形貌、組分和無機沉積物PW-HPA的負載量等進行了表征。 實驗結(jié)果表明：

5、微凝膠的模板作用使得所得復(fù)合物整體上呈現(xiàn)球狀結(jié)構(gòu)，且具有微米級尺寸；PAM/PW-HPA復(fù)合微球具有一定特征的表面圖案化和可逆的溶脹性；復(fù)合微球表面結(jié)構(gòu)可通過改變模板溶脹度、調(diào)整無機物的沉積量等方式進行有效地調(diào)控。微米級尺寸和納米級表面圖案是這類復(fù)合微球材料最大的特點。這種特點使其同時具有易于分離和極大比表面等特性。因此，該復(fù)合材料制備方法對于構(gòu)筑兩相催化微反應(yīng)器具有普遍的借鑒意義。 (二)在十氫化萘、四氫化萘和正戊烷混合溶劑中