离子液体在柴油脱硫中的应用研究

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含硫柴油燃烧会对环境造成危害,因此有必要对其进行脱硫处理。离子液体氧化脱硫技术,具有反应条件温和及脱硫效果较好等优点,但普通离子液体存在脱硫时间较长及不易回收等问题。对此,本论文研究了功能化离子液体在柴油氧化脱硫中的应用。本文共制备了两种脱硫体系,一种是由Co Fe2O4磁性纳米颗粒和磁性离子液体组成的磁性脱硫体系,另一种是温度响应型离子液体,选取30 wt%H2O2作为氧化剂,分别对初始硫含量为272.8 ppm的真实柴油进行氧化脱硫,考察了离子液体种类、脱硫温度和脱硫时间、离子液体用量、氧硫摩尔比、离子液体中的氯化铁含量等实验因素对脱硫率的影响,确定了最佳脱硫条件;在此条件下,考察了脱硫体系的重复利用性及再生性能;通过FT-IR、HRMS、Raman、TG-DSC、VSM等表征技术,对脱硫体系及硫氧化产物进行了检测分析。对于磁性脱硫体系,在反应温度为25 oC、反应时间为8 min、IL/Oil体积比为1:10、O/S摩尔比为20:1、Co Fe2O4磁性纳米颗粒含量为5%、n([HMIM]Br)/n(Fe Cl3)=1:1的最佳反应条件下,脱硫率为99.82%;脱硫体系可循环使用5次,活性损失忽略不计,再生后的脱硫效果和新鲜脱硫体系基本一致;表征分析结果表明,实验成功制备离子液体、Co Fe2O4磁性纳米颗粒及表面活性剂,再生后的脱硫体系保持化学结构不变,离子液体具有良好的热稳定性,Co Fe2O4磁性纳米颗粒具有超顺磁性;提出了氧化脱硫的机理,并通过硫氧化产物的红外表征进行了验证。对于温度响应脱硫体系,在反应温度为40 oC、反应时间为20 min、Oil/IL体积比为1:1、O/S摩尔比为30:1、n([BPy]Cl)/n(Fe Cl3)=1:1的最佳反应条件下,4次氧化脱硫后脱硫率为92.7%;离子液体可循环使用4次,脱硫活性没有明显损失,再生后的脱硫效果和新鲜离子液体基本一致;最佳脱硫条件下,离子液体在模拟油氧化脱硫中的脱硫效果以及循环使用性能均优于真实柴油;表征分析结果表明,离子液体被成功制备且具有良好的热稳定性,熔点为39 oC,再生后离子液体的化学结构保持不变;提出了离子液体氧化脱除模拟油中DBT的机理,并通过硫氧化产物的红外表征和气相色谱检测进行了验证。
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