作为一种可再生能源,沼气目前已经逐渐代替煤炭、石油、天然气等非可再生能源。沼气的主要成分包括甲烷（CH₄）,以及一些杂质气体如二氧化碳（CO₂）、硫化氢（H₂S）等。H₂S作为一种无色、有毒、有刺激性气味的酸性气体,在管道运输过程中其存在极易导致输送管道的腐蚀、并且在沼气利用过程中很容易导致后续反应中催化剂中毒以及环境的污染,因此在沼气利用前需要对气体进行脱硫处理。本文合成了一系列金属基功能化离子液体,并将其应用于脱除沼气中的H₂S,具体内容如下:一、合成了Fe基功能化离子液体1.6Et₃NHCl-FeCl₃并通过物理浸渍法固载至活性炭表面制备出固载化Fe基功能型离子液体,记为1.6Et₃NHCl-FeCl₃-AC。对离子液体1.6Et₃NHCl-FeCl₃及1.6Et₃NHCl-FeCl₃-AC脱硫材料进行了FT-IR、SEM、N₂吸附-脱附等温曲线、TGA等表征。通过固相脱硫系统对脱硫材料1.6Et₃NHCl-FeCl₃-AC从活性炭的来源、离子液体的固载量、脱硫温度等方面进行了研究。结果表明,当活性炭来源为椰壳碳、离子液体负载量为20 wt%、脱硫温度为20℃时,脱硫材料1.6Et₃NHCl-FeCl₃-AC具有最大精细脱硫硫容2.16 mg·g^-1,此时对应的离子液体的脱硫能力为10.8 mg·g^-1。随后利用空气吹脱氧化再生的方法对吸附饱和的脱硫材料1.6Et₃NHCl-FeCl₃-AC₁进行了再生,再生后的脱硫材料首次吸附能力要优于原材料。二、将离子液体1.6Et₃NHCl-FeCl₃分别固载至活性炭、硅胶、氧化铝圆球及活性吸附树脂四种多孔材料,分别记为1.6Et₃NHCl-FeCl₃-AC、1.6Et₃NHCl-FeCl₃-SG、1.6Et₃NHCl-FeCl₃-AOO、1.6Et₃NHCl-FeCl₃-ABS。通过固相脱硫系统对脱硫材料的固载材料、离子液体固载量、脱硫温度及脱硫气速等脱硫条件进行了优化。结果表明,当脱硫材料为1.6Et₃NHCl-FeCl₃-SG、固载量为20 wt%、脱硫温度为30℃时,1.6Et₃NHCl-FeCl₃-SG存在最大脱硫硫容7.2 mg·g^-1,此时对应的离子液体的脱硫能力为36 mg·g^-1。XRD和UV-vis分析结果表明脱硫产物为硫单质。随后利用空气吹脱氧化再生的方法对吸附饱和的脱硫材料1.6Et₃NHCl-FeCl₃-SG进行了再生,再生后的脱硫材料仍可维持较高的脱硫能力。三、合成了新型Cu基功能化离子液体[Apmim]Cl-CuCl₂、[Bmim]Cl-CuCl₂、[Bmim]Cl-CuCl₂-Ch和Et₃NHCl-CuCl₂,并成功将这四种离子液体固载至硅基材料白炭黑上,分别记为[Apmim]Cl-CuCl₂-WB、[Bmim]Cl-CuCl₂-WB、[Bmim]Cl-CuCl₂-Ch-WB和Et₃NHCl-CuCl₂-WB。通过FT-IR、SEM、氮气吸脱附的测定,证明离子液体已经成功固载至白炭黑表面。通过固相脱硫系统对脱硫材料的离子液体类型、离子液体固载量、脱硫温度及脱硫气速等脱硫条件进行了优化。结果表明,胺基脱硫材料Et₃NHCl-CuCl₂-WB的脱硫性能显著优于咪唑基脱硫材料[Bmim]Cl-CuCl₂-WB和[Bmim]Cl-CuCl₂-Ch-WB。Et₃NHCl-CuCl₂-WB的脱硫能力随着负载量的增加而不断增加,但是并不是理想状态下的倍数增加,随着温度的增加脱硫能力先增加后降低,随着气速的增加脱硫突破时间降低,但是精细硫容先增加后降低。当离子液体负载量为10 wt%,脱硫温度为30℃,气体质量流量为150 mL?min^-1,此时脱硫材料Et₃NHCl-CuCl₂-WB存在最大精细硫容12.90 mg·g^-1,此时对应的离子液体硫容为64.5 mg·g^-1,远远高于Fe基离子液体脱硫硫容。吸附饱和的Et₃NHCl-CuCl₂-WB脱硫剂通过高温氧气-冷却-原始再生的方法再生4次后的负载的离子液体的精细脱硫硫容仍可以维持在55 mg·g^-1。四、合成了6种磷钼杂多酸基离子液体[Bmim]₃PM-[Bmim]Ac、[Bmim]₃PM-[Bmim]BF₄、[Emim]₃PM-[Emim]Ac、[Emim]₃PM-[Emim]BF₄、[Hmim]₃PM-[Hmim]Ac和[Hmim]₃PM-[Hmim]BF₄,并通过液相脱硫体系对着6种离子液体的离子液体浓度、脱硫温度等进行了脱硫性能的研究。实验结果表明,当离子液体脱硫剂为[Hmim]₃PM-[Hmim]Ac、[Hmim]₃PM浓度为0.002 mol·L^-1,脱硫温度为室温时,可达最高脱硫硫容9.95 g·L^-1。随后对吸附饱和的[Hmim]₃PM-[Hmim]Ac进行了微波辅助-空气再生发现该方法再生效果较好,再生5次后脱硫剂的硫容仍可高达7.11 g·L^-1。