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活性炭国家专精特新“小巨人”企业活性炭产学研合作

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活性炭用于汽油脱硫
文章作者：韩研网络部 更新时间：2018-8-16 15:09:53

　　活性炭用于汽油脱硫，使用球形中孔二氧化硅作为模板制备活性炭吸附剂。通过X射线衍射，扫描电子显微镜和氮吸附-解吸等温线研究合成的材料。已经测试了活性炭吸附二苯并噻吩(DBT)作为汽油燃料的模型硫化合物。由于活性炭的中孔体积大和比表面积高，使得活性炭显示出更高的硫吸附。结果证实了活性炭吸附剂孔径及其表面化学对从石油燃料中吸附二苯并噻吩的重要性。

　　从液态烃燃料的有机硫化合物的去除已经成为当前炼油厂的重要步骤。去除硫化合物的主要目的是减少空气污染，大约在汽油燃料中的所有含硫烃在汽油加工过程中通过催化加氢脱硫反应变为无硫化合物和H2S。然而，催化加氢脱硫工艺是汽油燃料脱硫的最着名技术。但是它不能除去专业噻吩类化合物(TC)，包括二苯并噻吩(DBT)，4,6-二甲基(4,6-DMDBT)，和苯并噻吩(BT)。因此，这些看起来很好的工艺却在很大程度上导致了不满足生产超低硫汽油所需的操作条件。在设计，制备，测试和升级，有效，实用和强大的深度和超深度脱硫系统(如脱硫催化剂和活性炭吸附剂)方面正在进行大量尝试。

　　在本研究中，活性炭已经使用二氧化硅模板合成，因为其具有定制的孔隙率，高比表面积，高稳定性和上述介孔结构的功能化的便利性。我们有各种活性炭前体，如植物纤维，植物外壳和煤质材料。我们使用木质纤维作为活性炭前体。碳化后的活性炭在二氧化硅模板的中孔网络中形成活性炭骨架�；钚蕴抗羌艿慕峁顾承虮挥们庋趸苹蚯夥岜４嬖谘趸枘０逯�。

　　活性炭的合成

　　使用AlSBA-16制备活性炭，然后通过将AlCl 3(0.113g，在50mL乙醇中)的乙醇溶液加入1.0g SBA-16并超声处理来合成活性炭。1小时然后，在旋转蒸发器中将乙醇溶剂完全蒸发，并将样品在560℃的空气中煅烧4小时。为了制备活性炭，将FA以40/60体积比溶解在TMB中，并将OA加入到含有0.535ml g-1的该溶液。将所得溶液在AlSBA-16的孔中过滤。完全混合后，将混合物置于35℃的烘箱中1小时，然后在100℃下放置1小时。将得到的样品在350℃下进一步加热2小时。将样品在室温下冷却后，加入0.268mL活性炭原材料。将该样品再次在100和350℃加热。最终加热(碳化)在900℃下进行。所有加热处理均在自生气体气氛下使用配备有多孔塞的石英反应器进行。

　　图1：活性炭样品的SEM图像。

　　SBA-16的合成

　　两种聚(环氧烷)型三嵌段共聚物，把这些溶液一起溶解在40℃的HCl水溶液中并搅拌5小时。在35℃下将原硅酸四乙酯加入到溶液中，并在相同温度下继续磁力搅拌15分钟。将该混合物在相同温度下在烘箱中在静态条件下保持24小时。随后，将混合物置于40℃的烘箱中进行水热处理24小时。通过过滤回收白色沉淀物并干燥，不在35℃下洗涤过夜。之后，通过在560℃下煅烧除去表面活性剂，将温度升高至560℃，加热速度为1℃/min。

　　图2：活性炭和SBA-16吸附脱硫的比较(DBT：1,000 mg / L，吸附剂用量：20 mg / L，温度：25°C，搅拌时间：360 min)。

　　活性炭，SBA-16脱硫的比较

　　为了测量吸附容量，在平衡条件下进行吸附等温线研究。DBT在吸附剂上的吸附等温线如图2所示。这些结果表明，活性炭样品的DBT吸附程度远高于SBA-16。吸附平衡所需的时间约为40分钟。吸附速率与吸附剂基质上活性吸附位点的含量有关。结果表明，不同的介孔材料具有有意义的不同硫吸附能力，不仅取决于结构结构，还取决于表面官能团。活性炭表现出比SBA-16高的吸附能力，这是由于其较大的BET表面积和较大的中孔体积。另一方面，活性炭的吸附速率比SBA-16快，这是由于介孔体积较大。已经建议吸附过程将在一系列扩散步骤中发生在中孔中，然后进入微孔中。当样品具有小的中孔体积时，达到平衡需要更长的时间。根据这些结果，在本研究中选择活性炭作为吸附二苯并噻吩的合适吸附剂。

　　图3：不同初始浓度对活性炭吸硫能力的影响(吸附剂用量：20 mg / L，温度：25°C，搅拌时间：360 min)。

　　初始浓度的影响

　　在10ml溶液中用0.02g活性炭进行实验(图3)显示了搅拌时间和初始浓度对活性炭吸附二苯并噻吩的影响。该图显示活性炭对二苯并噻吩的吸附随着搅拌时间的增加而增加，并且对于具有较低初始浓度的溶液更早达到平衡。吸附曲线略微增加并且是连续的，直到达到饱和。结果表明二苯并噻吩吸附在相互作用期的初始阶段很快，之后在平衡附近变慢。这种现象是由于在初始阶段有大量未填充的表面位点可用于吸附，并且在一段时间之后，由于溶质分子之间的排斥力，难以处理未填充的未填充表面位点。固相和体相，吸附速率取决于各种参数，例如搅拌速率，活性炭吸附剂的物理性质，吸附剂量和吸附物性质�；钚蕴课降亩讲⑧绶粤克媸奔湓黾樱惺被嵩黾�，当二苯并噻吩完全从溶液中吸附时，它在外面不断改进。在平衡时间吸附的二苯并噻吩的量在这些活化条件下产生活性炭的最大吸附容量。

　　在这项工作中，成功合成了一种新型的活性炭吸附剂，并检测了其吸附行为。XRD和N 2吸附结果证明，采用硬模板法的活性炭是其模板SBA-16的完美复制品。已经研究了在许多多孔吸附剂从汽油燃料溶液中吸附二苯并噻吩(DBT)，可以得出结论，不同的多孔材料对硫的去除具有不同的吸附能力，这不仅取决于多孔材料的结构结构，而且还取决于表面官能团。发现活性炭上DBT吸附量高于SBA-16。两种吸附剂的平衡研究已经显示出实验结果，以更好地拟合Langmuir等温线。总之，结果表明活性炭是一种有效且有前途的吸附剂，用于从液体样品中分离二苯并噻吩。

文章标签：椰壳活性炭,果壳活性炭,煤质活性炭,木质活性炭,蜂窝活性炭,净水活性炭.

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