CeO2/AC和Ag/AC燃油脱硫吸附剂的制备及性能研究

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燃油中的硫化物燃烧产生的废气已经造成了严重的环境问题。目前,国内有关部门对燃油中硫化物含量的要求越来越严格。根据最新的燃油国五标准,政府部门计划于2017年在全国范围内推广硫含量低于10 ppm的燃油。但是,目前工业上使用的加氢脱硫方法达到相关标准要求需要大量的投资,消耗大量资源,还会造成燃油品质的下降。因此需要开发新型脱硫工艺,其中吸附脱硫由于其温和的操作条件,较强的脱硫能力,最受学者关注。本论文中使用超声辅助浸渍法,制备出了一系列使用Ce或Ag改性的椰壳基活性炭吸附剂,确定了吸附剂最佳制备条件,通过动静态实验评价了吸附剂脱除模拟油中二苯并噻吩的性能,并分析了吸附剂的等温线以及吸附过程的动力学和热力学性能,主要得出以下结论:(1)Ce改性活性炭吸附剂最佳负载量为1%,最佳焙烧温度为500℃,活性组分存在的形式是CeO2,静态实验中硫容量为0.82 mmol/g。Ag改性活性炭吸附剂最佳负载量为3%,焙烧温度为450℃,活性组分存在的形式主要是Ag单质,静态实验中硫容量为0.78mmol/g。两种吸附剂在重复使用五次后,硫容量稳定在初始硫容量85%左右,表现出较好的重复使用性能;芳烃存在时吸附剂脱硫能力下降,且芳烃对Ag/AC脱硫效果的影响更大。(2)两种吸附剂等温线线型与Giles总结的L型第二类等温线一致。从线型方面看,Langmuir,Freundlich,Temkin等温式与实验数据拟合度都很好。通过分析覆盖度与吸附热的关系发现,Langmuir等温式并不适合描述本实验的吸附等温线。吸附热计算结果表明,CeO2/AC在较低覆盖度时的吸附脱硫过程是放热过程,较高覆盖度时为吸热过程;Ag/AC吸附脱硫过程在本论文研究范围内都是吸热过程。在覆盖度为零时,CeO2/AC脱硫过程吸附热要大于Ag/AC脱硫过程的吸附热,CeO2/AC与硫化物亲和力更强。(3)吸附过程熵变的计算结果表明,CeO2/AC的吸附过程在低覆盖度时为熵减过程,较高覆盖度时为熵增过程。Ag/AC的吸附过程在本论文研究范围内都是熵增过程。吉布斯能变的计算结果表明,两种吸附剂的脱硫过程吉布斯能变都大于零,是非自发过程,吸附过程有化学吸附发生。(4)动力学研究表明,CeO2/AC,Ag/AC吸附脱硫过程是一个准二级过程;温度升高有利于提高吸附速率;硫化物在吸附剂表面的外扩散以及在吸附相内部的扩散过程是脱硫速率控制步骤;初始硫浓度增加有利于提高吸附速率,但会增加边界层对吸附过程的影响。
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