[发明专利]一种用于燃油脱硫的改性活性炭的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于吸附材料领域，涉及油品中硫化物吸附材料的制备，具体涉及一种利用臭氧液相改性制备用于燃油脱硫的改性活性炭的方法。

背景技术

随着人类社会现代化进程度加快，各种机动车船的使用量也急速增长。大量使用汽车会向环境大量排放含SO₂的废气。排放的SO₂不仅对人体呼吸道和肺部产生伤害，致癌，还对NOx和颗粒物的产生有明显的促进作用，与此同时又可形成酸雨，腐蚀建筑物和工业设备，破坏露天文物，导致森林和农作物死亡等，严重破坏生态环境。为全球可持续发展，各个国家相继制定严格法规限制燃油中的硫含量。因此，生产超净燃油和“零硫”燃油已成为全球炼油企业和石化行业面临的技术挑战。

目前用于燃油脱硫的技术可分为两大类：（1）加氢脱硫技术；（2）非加氢脱硫技术，包括吸附深度脱硫、烷基化脱硫、萃取脱硫、氧化脱硫和生物脱硫等。传统的加氢脱硫技术能脱除燃油中大部分硫化物，不足之处是需要在高温高压下进行，不仅消耗大量的氢气而且辛烷值大幅度损失，此外，对于噻吩类硫化物，尤其是对多环有机硫，由于其空间位阻效应使得难于对其进行深度脱除。

吸附深度脱硫属于非加氢脱硫技术的一种，由于其操作简单、可以在常温、常压下对燃油进行深度脱硫，能获得超净燃油和“零硫”燃油因而受到广泛关注。

活性炭不仅价格低廉、资源丰富，而且具有巨大比表面积、发达到孔隙结构和丰富的表面化学基团，其有较宽度孔径分布，又可克服部分硫化物的空间位阻障碍，可对燃油中各种有机硫化物进行吸附。SONG等[Anning Zhou, Xiaoliang Ma,  and Chunshan Song,  Liquid-Phase Adsorption of Multi-Ring Thiophenic Sulfur Compounds on Carbon Materials with Different Surface Properties，J. Phys. Chem. B 2006,110,4699-4707]对用不同原材料制备的系列活性炭对燃油中的有机硫进行吸附性能研究，发现活性炭能有效的吸附燃油中的各种有机硫。虽然活性炭其有巨大的比表面积，但其对燃油中苯并噻酚BT等部分噻酚硫化物的吸附容量仍不够高。

活性炭表面基团对有机噻吩硫化物在活性炭上的吸附量有重要影响，酸性基团越多，其对有机噻吩硫的吸附容量越大。因此用氧化法对活性炭改性可以提高其表面总酸性基团浓度，增加对有机噻吩硫的吸附容量。如R.N.Fallah等[R.N.Fallah, S.Azizian, Removal of thiophenic compounds from liquid fuel by different modified activated carbon cloths, Fuel Processing Technology, 2012,93,45–52]分别应用硝酸、硫酸和盐酸溶液对活性炭布进行表面氧化处理，有效提高了活性炭布材料表面的酸性基团浓度，使得改性后的活性炭布对有机噻吩硫的吸附容量明显增大，然而这种酸处理方法的不足之处是残留了许多酸性废液，污染环境，需要进一步处理。此外，余漠鑫等[Moxin Yu, Zhong Li. Effect of thermal oxidation of activated carbon surface on its adsorption towards dibenzothiophene. Chemical Engineering Journal, 2009，148, 2-3,242-247]应用空气热氧化法改性活性炭提高了活性炭表面酸性含氧基团，显著提高了其对二苯并噻吩的吸附，但使用这种改性方法导致活性炭质量损耗严重，且空气热氧化的温度越高，炭质量损耗越严重。

发明内容

本发明的目的在于针对活性炭本身对苯并噻吩的吸附量不够高，传统的空气热氧化法进行表面改性会导致活性炭质量严重损耗的缺点，提供一种使用臭氧在液相中改性制备用于燃油脱硫的改性活性炭的方法。本发明的方法在有效增加活性炭表面酸性含氧基团的同时又保持活性炭本身的质量不受损失，制备出的改性活性炭对有机噻吩硫化物具有高吸附性能。