燃油深度脱硫用石油焦基活性炭复合材料的制备及其性能研究(5)
从竞争物质苯和目标分子噻吩两者的范德华力和静电引力的基本特征[21]可以看出，苯的极化率比噻吩要稍高一些，而噻吩磁化率要比苯稍高一些。所以，对无极性的吸附剂来说，苯与吸附剂的作用力要比噻吩稍强；对极性的吸附剂来说，噻吩比苯可能在吸附剂表面吸附得更多一些。但是范德华力和静电引力单独引起的吸附热比较低，所以这样不能有效地进行分离纯化。因此，仅仅依靠物理作用力为主的吸附方法很难达到燃油的深度脱硫目的。
2.4.2 分子尺寸选择脱硫机理
分子尺寸选择的原理[22]是：吸附剂通过其特殊的孔径尺寸，选择吸附一定大小的分子，实现该尺寸范围内分子的脱除；而一些尺寸较大的分子由于不能通过孔道，无法与内部的活性位点作用从而得到保留。其实质是孔道结构对合适尺寸分子的选择性吸附或通过一定条件而实现对不同尺度分子分离的宏观体现。
鉴于吸附剂合适的孔结构对其吸附性能有重要影响，所以发展孔结构控制技术，使吸附剂更加功能化、专一化，对实现吸附剂的设计有重要的意义。但是，目前对活性炭孔结构的定向制备尚缺乏系统的研究，所以有关活性炭孔结构控制的基础研究和应用研究有待进一步发展。
2.4.3 酸性位吸附机理
燃油中噻吩类硫化物大多为Lewis碱[23]，根据Lewis酸碱理论，易于在Lewis酸中心上吸附，因而可以选择能形成Lewis酸中心的吸附材料选择性吸附燃油中具有孤对电子的噻吩类硫化合物。酸性位吸附机理研究的是吸附剂载体内表面上的酸性位点与噻吩衍生物的作用。活性炭的基本结构单元表面有大量的软酸活性位[24]，表面含氧官能团中酸性化合物含量越高，其酸性就越强。因此，对活性炭表面进行化学改性，适当提高其表面酸度，将会有助于提高活性炭表面对噻吩类硫化物的吸附选择性和吸附容量。
为活性炭表面引进含氧官能团可以提高活性炭对燃油中含硫化合物的吸附容量。活性炭表面引进含氧官能团的改性方法一般有气相氧化和液相氧化两种。气相氧化是在高温下氧化性气体参与反应的一种改性方法，但表面含氧官能团(如羰基)在高温下不稳定并随之分解，这样就会导致表面一些含氧物种的损失；液相氧化是在相对温和条件下氧化性溶液与活性炭表面物质反应的一种改性方法。液相氧化也存在一些问题：①降低了活性炭的比表面积和孔隙率，在较高的温度下会破坏孔结构；②在反应过程中会放出有害气体。
2.4.4 催化氧化机理
余国贤[25]等研究了经过三种表面处理的活性炭催化过氧化氢氧化脱除DBT的性能，并将饱和吸附活性炭加入反应体系对其催化性能进行考评。实验数据显示活性炭催化活性的大小次序同DBT吸附容量的大小次序一致。这一现象说明了DBT吸附在活性炭表面并与活性炭表面的活性氧物种发生反应，活性炭的催化作用增加了DBT和活性氧物种的碰撞几率而加速反应
活性炭催化氧化脱硫主要是利用活性炭本身具有的特殊表面物理化学性能：比表面积大、亲油性强，对过氧化氢有较强的吸附能力、加入反应体系可以分散于油相、提供大的反应接触面积等。所以，将活性炭和过氧化氢联合起来催化氧化脱除油品中噻吩类有机硫化物的研究就为燃油深度脱硫提供了新的途径，但是目前该研究工作尚处于起步阶段。
2.4.5 络合吸附机理
国内外研究者利用分子轨道理论、Monte Carl模拟等理论工具对燃油络合吸附脱硫机理进行了系列研究，提出燃油络合吸附机理，即含硫芳烃化合物提供的π轨道孤对电子首先与金属离子的S轨道形成δ键，其次金属离子的d轨道电子又与含硫芳烃化合物的空的反键π*轨道形成反馈π键[26]。π 络合的键能大于范德华力，燃油中的含硫芳烃化合物与苯和烯烃等不含硫的化合物相比，与过渡金属络合时能显示出更高的选择性。同时由于活性炭材料是一种理想的催化剂载体，所以在其表面负载上这些特殊离子可以对其吸附脱硫性能产生重要影响。
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