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噻吩、硫醚等有机硫是油品中含量较多的有机硫,其燃烧不仅会使汽车尾气处理催化剂中毒,而且形成的硫化物会污染大气,所以油品中的有机硫在使用之前须脱除。近年来,催化氧化法在这方面的研究日益成熟。
本文选用水杨醛、3,5-二叔丁基水杨醛、邻苯二胺和乙二胺为原料,合成了四种希夫碱配合物,并采用自由配体法制备NaY分子筛负载这四种配合物。以3,5-二叔丁基水杨醛缩合乙二胺为例,用元素分析仪分析该催化剂的元素组成;FT-IR谱图发现催化剂在1620cm-1处有吸收峰,属于C=N键;通过对比NaY和Co(salen)Y紫外可见光谱,发现Co(salen)被负载分子筛内;XRD、SEM、BET等表征手段进一步表明NaY分子筛的金属离子发生了交换,分子筛结构并没有因为配合物的负载发生改变。
其次,采用量气法考察了希夫碱配合物的氧合性能。结果表明,影响希夫碱配合物氧合性能有多个因素。温度越低,希夫碱配合物吸收的氧气越多;希夫碱配合物苯环上含有给电子取代基,可以增加中心金属离子的电子与密度,从而加强其氧合性能。
本文利用分子筛负载钴金属配合物为催化剂,O2为氧化剂,考察了催化体系对噻吩的脱除性能。以正辛烷和噻吩配制模拟油样,考察温度、催化剂含量、噻吩初始浓度、催化剂使用次数等因素对脱除率的影响。结果表明,在氧气流量10mL/min,催化剂含量0.20g/25mL,温度为60℃,能够将噻吩浓度3000μg/g降低到10μg/g以下,脱除率达到99.8%。催化剂循环使用4次,脱硫率仍然在90%以上。用离子色谱分析产物,发现噻吩中的硫元素被氧化成硫酸,该反应对噻吩的氧化反应为一级反应,反应活化自由能为34.67kJ/mol。
本文还利用Co(salen)/Y为催化剂,O2为氧化剂,考察了催化体系对甲基硫醚的脱除性能。以正辛烷和甲基硫醚配制模拟油样,考察了温度、催化剂含量、甲基硫醚初始浓度、催化剂使用次数等因素对脱除率的影响。结果表明,在氧气流量为10mL/min,催化剂含量为0.10g/25mL,温度为25℃,能够将甲基硫醚含量3000μg/g降低到5μg/g以下,脱除率达到99.8%。催化剂使用4次,脱除率仍然在95%以上。离子色谱检测发现,甲基硫醚中的硫元素被氧化成硫酸。