[发明专利]一种纳米酚醛树脂基脱硫催化剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种纳米酚醛树脂基脱硫催化剂及其制备方法。首先制备指纹状酚醛树脂纳米球，指纹状酚醛树脂纳米球为载体，在指纹酚醛树脂纳米球上嫁接氨基，得到氨基‑指纹状酚醛树脂纳米球，再以杂多酸为活性组分，将杂多酸以分子形态分散在氨基‑指纹状酚醛树脂纳米球表面，制得杂多酸固载氨基嫁接指纹状酚醛树脂纳米球。本发明制备条件温和，所用原料成本低，活性组分高度分散在催化剂载体表面，催化剂活性位点多，能高效去除难降解芳香族硫化物，缩短了反应时间，减少了催化剂用量，循环稳定性好；且本发明催化剂兼具催化和吸附的双重作用，省去了萃取剂，缩减了脱硫工艺，降低了工业应用的成本，有良好应用前景的有益效果。

技术领域

本发明涉及一种脱硫催化剂，特别是一种纳米酚醛树脂基脱硫催化剂及其制备方法。

背景技术

随着全球工业化的发展，大气污染问题日益严峻，人类的生存环境也在遭到了严重威胁。大气污染中的有害气体SO₂对人们的生活工作和财产安全造成了直接的影响，例如酸雨对树木，钢铁建筑物、人体皮肤和等造成了严重的酸腐蚀，以及对水体造成了严重污染等。SO₂的主要来源之一便是汽车尾气排放。汽油、柴油等车用燃料都是石油炼制的产品，它们的主要成分是碳氢化合物，充分燃烧产生二氧化碳，不充分燃烧产生一氧化碳和烟尘，一氧化碳和烟尘，会对空气造成污染，汽车尾气中有害的硫氧化物的排放会严重影响生态平衡。因此如何处理燃油燃烧后排放的污染废气显得十分有意义。其中，有效减少燃油燃烧产生SO₂气体的办法之一是通过不同的脱硫技术减少燃油中硫元素的含量，从而在源头上解决燃油燃烧产生SO₂的问题。

传统的脱硫技术是加氢脱硫，该技术主要用于去除燃料中具有较好脱硫性能的硫化物，但该项技术能耗较高，运营成本较高，难以去除难降解芳香族硫化物(如二苯并噻吩(DBT))。因此研究了替代性脱硫技术，主要有：生物脱硫，吸附脱硫，萃取脱硫和氧化脱硫(ODS)。ODS技术的操作条件温和，能耗低，并且可以高效去除难降解芳香族硫化物，因此ODS技术被广泛应用。在ODS工艺中，硫化物被氧化为相应的亚砜或砜，然后通过萃取或吸附除去亚砜和砜。氧化剂在ODS技术中起着关键作用，包括过氧化氢，有机氢过氧化物，臭氧和分子氧(O₂)等，其中过氧化氢是氧化脱硫系统中使用最广泛的氧化剂。萃取常与催化氧化脱硫工艺紧密联系，在萃取过程中采用离子液体，深共熔溶剂，乙腈等，油中的硫化物首先被萃取到极性溶剂中，然后被氧化剂氧化成相应的亚砜、砜。这就使得脱硫工艺复杂，设备及原料成本高。研究表明，ODS系统可以通过增大催化剂的极性而略去萃取这一步骤，即可以实现一步催化氧化吸附脱硫(OADS)。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种纳米酚醛树脂基脱硫催化剂及其制备方法。本发明具有制备条件温和，所用原料成本低，活性组分高度分散在催化剂载体表面，催化剂活性位点多，能高效去除难降解芳香族硫化物[如二苯并噻吩(DBT)]，缩短了反应时间，减少了催化剂用量，循环稳定性好；且本发明催化剂兼具催化和吸附的双重作用，省去了萃取剂，缩减了脱硫工艺，降低了工业应用的成本，在燃油催化氧化吸附脱硫方面具有良好应用前景的特点。

本发明的技术方案：一种纳米酚醛树脂基脱硫催化剂，首先制备指纹状酚醛树脂纳米球，指纹状酚醛树脂纳米球为载体，通过带氨基的硅烷偶联剂在指纹酚醛树脂纳米球上嫁接氨基，得到氨基-指纹状酚醛树脂纳米球，再以杂多酸为活性组分，将杂多酸以分子形态分散在氨基-指纹状酚醛树脂纳米球表面，制得杂多酸固载氨基嫁接指纹状酚醛树脂纳米球。

前述的纳米酚醛树脂基脱硫催化剂中，所述杂多酸占杂多酸固载氨基嫁接指纹状酚醛树脂纳米球总重量的1-50％，带氨基的硅烷偶联剂与指纹状酚醛树脂纳米球的重量比为0.05-2:1。

前述的纳米酚醛树脂基脱硫催化剂中，所述杂多酸占杂多酸固载氨基嫁接指纹状酚醛树脂纳米球总重量的10-50％，带氨基的硅烷偶联剂与指纹状酚醛树脂纳米球的重量比为0.25-1.5:1。