燃油深度脱硫用活性炭基复合材料及燃油硫化物的分析表征研究(2)
日前，脱硫问题已造成了很多的困扰，不仅是反应过程中催化剂的不良影响，还造成了很大的环境问题，对于脱硫剂的研究越来越受到重视了。脱硫剂是用于脱除燃料、原料或者气体物料中的游离硫或者硫化合物；现在大量使用在工业和生活上煤气的脱硫。由于大部分的脱硫剂有再生反应可重复利用，使得脱硫剂的研究更具有一定的价值。催化加氢是燃油脱硫的常规方法，目前的加氢处理技术可以使汽油中的硫质量分数降到30μg/g以下，但会导致辛烷值损失10左右，而柴油中硫的质量分数很难降到低于15μg/g，因为柴油中含的硫化物主要是4，6位取代的二苯并噻吩衍生物等活性低、难脱除的含硫化合物，如将柴油中硫的质量分数从500μg/g降低到15μg/g，反应器的容积和催化剂的 活性至少需要提高3倍。增加高温高压反应器容积的代价将是非常巨大的，所以众多石油公司和研究机构都在积极开发新的脱硫工艺。其中燃油吸附法深度脱硫工艺，由于其缓和的操作条件、较低的脱硫成本和对复杂含硫化合物的特殊选择性等优点而倍受关注。燃油吸附脱硫是将燃油与对硫化物具有特殊选择性的吸附剂进行充分接触，将硫化物或硫原子富集到吸附剂上而从燃油中脱除的一项脱硫技术[1]。燃油吸附法深度脱硫主要面临两个挑战：一是需要开发高吸附硫容的吸附剂；二是对于选定的吸附剂要选择性地吸附含硫化合物，不吸附或者弱吸附燃油中存在的其他芳烃、烯烃等竞争物质。目前，研究者主要通过范德华力、静电作用、π络合和在高温下的反应吸附能力等因素对吸附剂进行评价和开发，目的是选择性吸附脱除燃油中的含硫化合物。开发的吸附剂主要集中在活性炭类材料、分子筛类材料、金属氧化物类材料等方面。活性炭由于其高比表面积、高度发达的孔结构和可调控的表面含氧官能团等优点而被广泛用作吸附剂。
1.2 活性炭概述
活性炭是一种优良的吸附剂,它能吸附各种有机物和无机物。活性炭具有多孔结构, 吸附容量大速度快，能有效地吸附气体、胶态物质及有机色素等, 因此广泛用于食品工业、化学工业和环境保护等各个领域。它还有一个最大的特点就是饱和后可以再生。活性炭具有很大的吸附性能主要是由其特殊的表面结构特性和表面化学特性所决定,同时, 活性炭的电化学性质对吸附性能也有很大的作用[2]。活性炭的表面化学性质和表面结构特性决定其吸附性能。对活性炭进行氧化改性处理可使两者性质同时发生改变，缓和的氧化使表面含氧基团增多，结构的微孔变化不大，吸附性能变化也不很大。强氧化改性则使其微孔系结构遭破坏，过渡孔系增多，吸附性能明显降低。
1.2.1 表面物理结构特性的改性
结构特性决定了活性炭的物理性吸附。结构特性主要是指微孔体积、比表面积和微孔结构等。普通活性炭存在灰分高、孔容小、微孔分布过宽、比表面积小和吸附性能差等特点，因此，有必要对其结构进行改性。活性炭的比表面积、孔径分布等物理性质对其吸附能力有很大的影响[3]。活性炭的孔径分布是影响吸附容量的主要因素，这是因为分子筛的作用，当尺寸较大的吸附质分子不能进入孔直径比其小的孔内，孔径与吸附质分子的关系及吸附性能如下：
（1）吸附质分子大于孔直径时，会因为分子筛的作用，分子将无法进入孔内，起不到吸附的作用；
（2）吸附质分子约等于孔直径时，即孔直径与分子直径相当，活性炭的捕捉能力非常强，但它仅适用于极低浓度下的吸附，因此工业应用前景不大；
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