炭基MOF材料用于液体燃料的吸附脱硫
燃料油中的硫在燃烧过程中会造成环境污染。因此，有必要开发经济高效的燃料油脱硫新工艺。近年来，研究人员开发了几种新的非加氢脱硫工艺，例如，生物脱硫、络合脱硫、萃取脱硫、氧化脱硫和吸附脱硫等。其中，吸附脱硫由于其良好的效果和温和的操作条件而备受欢迎。吸附脱硫技术在超清洁或无硫燃料油的生产方面具有潜在的应用前景。而吸附脱硫技术的关键在于高效吸附剂的开发研究。 本文以水热碳(HTC)、氧化石墨烯(GO)、活性炭氧化物(ACO)、和活性炭(AC)为原料制备了几种炭基复合材料，并研究了它们的吸附脱硫性能。采用不同原料和KOH活化法制备了HTC碳材料，发现HTC对DBT模型油的吸附能力随KOH/HTC比例的增加（从0.5到4）而增加(从24.8mgS/g到29.3mgS/g)。采用GO作为HTC材料的交联剂，制备了四个复合碳材料HTC@GO，并用KOH活化处理。发现其ADS性能高于HTC碳材料，且其吸附量随着KOH活化剂用量的提高（KOH/碳比例从0.5到4）而逐渐增加（从26.8mgS/g增加到32.4mgS/g）。 其次，使用GO作为一种多酸和交联剂制备了一种高度交联的MOF复合材料(MOF@GO)，考察了其对模型油中DBT的吸附性能。结果表明，随着GO用量的增加（从0％到15％），其吸附能力不断下降（从48.2到43.9mgS/g），说明GO不利于提高MOF@GO的ADS性能。这里，MOF具有最高的吸附能力，因为其具有较小的孔径，较大的比容和比表面积，而片状GO仅作为一种多酸交联剂有利于形成高度交联的MOF复合材料MOF@GO。 第三，使用不同比例的氧化活性炭ACO作为载体制备了其MOF复合材料MOF@ACO，考察了其对模型油中DBT的吸附性能。其中，ACO作为一种多酸可以将MOF相互连接起来，形成具有高比表面积的多孔吸附剂。其对DBT的吸附能力随着ACO含量的增加（从0到1.1g）而略有降低，从48.2mg/g降低到42.3mg/g，这说明ADS性能主要源于MOF的吸附能力。 最后，以AC为基体，在活性炭孔内原位合成MOF，制备了碳载MOFs吸附剂(MOF@AC)，考察了其对模型油中DBT的吸附行为。结果表明，MOF@AC对1000ppm模型油中DBT的吸附量为17.1mg/g，远低于纯MOF的吸附脱硫性能，这是由于MOF在复合吸附剂中的比例很低，而且活性炭的内孔也被MOF占据所致。
燃料油;吸附脱硫;炭基复合材料;吸附性能
北京化工大学
硕士
化学工程与技术
孟洪
2020
中文
TE624.55
2020-11-17（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）