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随着当今世界对环保的重视,人们对油品的含硫量提出了更高的指标。为了满足要求,探索新的脱硫方法迫在眉睫。离子液体以其良好的导电性、宽的电化学窗口、可以忽略的蒸汽压和特殊的溶解性等优点成为许多科学家研究的对象,而离子液体在油品脱硫方面的应用也是方兴未艾,因此开展离子液体在脱硫相关方面的研究工作符合绿色化学发展的需要,也是近年来世界各国研究者共同关注的课题。
本文以咪唑类离子液体为研究和应用对象。首先用溴代正丁烷与N-甲基咪唑为原料利用微波反应器合成了中间体[Bmim]Br(溴化1-丁基-3-甲基咪唑盐),通过正交试验得出,辐射功率和反应物的配比对产物收率影响较大,适宜条件为500W和1:1.5,最终收率为93.28%。然后分别与NH<,4>BF<,4>和NH4PF6进行复分解反应制备了亲水性离子液体[Bmim]BF<,4>(四氟硼酸1-丁基-3-甲基咪唑)和憎水性离子液体[Bmim]PF<,6>(六氟磷酸1-丁基-3-甲基咪唑):与氯化锌以不同摩尔比合成了具有L酸性的一类离子液体。利用红外对[Bmim]Br、[Bmim]BF<,4>、[Bmirn]PF<,6>和氯化锌类离子液体的结构进行了表征。同时,测定了中间体[Bmim]Br、离子液体[Bmim]BF<,4>和[Bmim]PF<,6>的密度和溶解性。
首次应用粘度法测定了离子液体[Bmim]Br、[Bmim]BF<,4>和[Bmim]PF<,6>的溶解度参数,分别是24.40 J<1/2>/cm<3/2>、23.90J<1/2>/cm<3/2>和18.92 J<1/2>/cm<3/2>。并利用基团贡献法计算出各种硫化物的溶解度参数,发现其值大部分都集中在17~20 J<1/2>/cm<3/2>之间,与[Bmim]PF<,6>较接近。因此应用直接萃取脱除汽、柴油中的硫化物,对汽油脱硫率达到了74.00%,而对柴油的脱硫率仅为11.78%。
合成了一种新型的咪唑类含膦开配体离子液体,利用IR和H<1>-NMR对其结构进行了表征。并应用高斯软件对其进行了分子模拟计算,计算值的红外特征峰与实测值相差不大。而后与过渡金属Ni、Cu和Co形成络合催化剂,并以[Bmim]PF<,6>作为催化剂的溶剂和硫化物的萃取剂进行了催化氧化一萃取脱硫试验。考察了反应温度、催化氧化反应时间、[Bmim]PF<,6>加入量对脱硫率的影响。并与三苯基膦络合催化剂的催化氧化能力进行了对比,发现前者脱硫率明显高于后者,最佳工艺条件的脱硫率为24.87%,而后者仅为16.35%。另外,还考察了反应温度和氧化反应时间对H<,2>O<,2>/离子液体体系氧化一萃取脱硫的影响,在反应温度80℃和反应时间60min条件下脱硫率最好,为14.79%。