介质阻挡放电与离子液体协同作用柴油深度脱硫机制研究

随着环境法的日益完善，世界各国对燃料油中硫含量的要求也越来越高，而我国绝大部分地区燃料油的硫含量普遍较高，为了早日与国际接轨，寻找燃料油的深度脱硫技术成了亟待解决的问题。本课题避开市售柴油成分复杂，各成分之间相互作用的突出问题，以模拟油为研究对象，充分考察等离子体反应器结构、等离子体参数、离子液体的种类及组成结构对柴油中各类含硫化合物的脱硫效果，并利用OES、DSC、NMR、FT-IR、GC和元素分析等表征测试手段，探究等离子体的催化氧化机制、离子液体的萃取行为及其在柴油脱硫中的协同作用机理；建立等离子体-离子液体协同作用柴油深度脱硫机理模型,为大规模的运用等离子体和离子液体协同作用于实际柴油的深度脱硫奠定应用基础。

以空气为氧源，通过介质阻挡放电（DBD）等离子体制备臭氧为氧化剂，以燃油中的典型硫化物配成模拟油，筛选催化剂和离子液体萃取剂，研究常温常压下催化剂的催化氧化脱硫活性以及萃取剂的萃取性能，建立了DBD+催化剂催化+离子液体萃取协同脱硫新方法，开展了以下研究内容并取得相关结果。.1、设计并合成了离子液体 [Omim]Cl•xFeCl3，并直接用于模拟燃油萃取脱硫，结果显示该离子液体具有很高的萃取脱硫活性, 在最佳萃取脱硫工艺条件下，BT, DBT 和 4,6-DMDBT 的脱除率可分别达到 99.4%、96.2% 和 99.3%，三种硫化合物萃取活性顺序为：DBT > 4,6-DMDBT > BT，该离子液体循环使用 5 次后脱硫率无明显下降。.2、研究发现等离子体氧化与离子液体萃取对含噻吩（TS）和苯并噻吩（BT）的模拟油进行氧化脱硫是非常有效的。此方法可以将其它方法难以氧化的TS和BT不用催化剂就直接经臭氧氧化后用萃取剂萃取脱除。例如：用浓度在1.13 mg•L -1的臭氧将模拟油氧化30 min后，经离子液体[BMIM]Ac（IL）萃取1 h, 含TS和BT的模拟油的脱硫率均为99.9%。.3、介质阻挡放电催化氧化与离子液体协同萃取脱硫体系也具有显著脱硫效果。合成催化剂二过碘酸合铜(III)和MnO2；并合成离子液体[BMIM]Ac和[BMIM]FeCl4。在催化作用下，用介质阻挡放电进行氧化后，经离子液体萃取，BT、4,6-DMDBT和DBT脱除率均能达到90%以上。.4、介质阻挡放电氧化协同催化吸附模拟燃油脱硫效果显著。分别合成Co3O4/Al2O3、Co3O4/MCM-41和FeCl3-SiO2催化剂，并在催化剂催化下进行等离子体氧化脱硫研究。结果证明此脱硫体系具有显著的催化脱硫活性，催化氧化30 min，模拟柴油中DBT、BT和4,6-DMDBT 均具有较高的脱硫率（>92%），三种硫化合物催化吸附脱硫活性顺序为：DBT > BT > 4, 6-DMDBT。