用于油品深度脫硫的多孔碳基表面二苯并噻吩分子印跡材料.pdf

1、本論文旨在從車用燃料油中噻吩類有機硫化物的深度無損脫除出發(fā)，從源頭上改善燃油品質，一定程度上緩解含硫燃油燃燒引發(fā)的環(huán)境污染問題。針對現有表面分子印跡聚合物（SMIP）脫硫吸附劑傳質效率差、印跡層過厚和比表面積不高的問題，本論文從基質材料入手，通過選用水熱法制備的微孔碳納米球（PCNS）和介孔碳納米球（OMCNS）作為基質材料，并以酸化活化的無孔碳納米球（a-NCNS）與多孔活性炭（a-AC）作為對比基質材料，以同樣的方法參數制備四種基質

2、相應的SMIP，分別對這四種基質及SMIP的形貌結構進行表征，并將這四種SMIP的吸附性能系統地考察比較，再結合文獻中針對噻吩硫化物吸附脫除的SMIP制備工作，探究和闡釋了基質材料的結構性能對相應SMIP吸附行為的影響規(guī)律，為深入研究SMIP的基質篩選、印跡方法、吸附機理提供一些可借鑒的經驗，為實現噻吩類有機硫化物的有選擇、非破壞、高效、深度分離脫除，及其高附加值資源化利用提供了理論與技術基礎。具體研究結果如下：
　　（1）基質材

3、料的制備與結構特性考察。通過改變水熱參數條件，分別可控制備PCNS和OMCNS：以葡萄糖為碳源（0.4 mol L-1），水熱反應（180℃，24 h）得到具有豐富的微孔結構的PCNS，平均粒徑為360 nm，比表面積為607.5 m2g-1，平均孔徑為1.25 nm；以酚醛樹脂（0.6 g苯酚，2.1 mL甲醛）為碳源，PF127（0.96 g）作為軟模板，水熱反應（130℃，24 h）得到具有豐富的有序介孔結構的OMCNS，粒徑約1

4、39nm，比表面積達488.02 m2g-1，平均孔徑約3.00nm。以a-NCNS和a-AC作為對比基質，a-NCNS的平均粒徑為360 nm，比表面積僅為9.0 cm2g-1，幾乎檢測不到孔結構；a-AC的比表面積為1141.5 m2g-1，平均孔徑為2.10 nm。四種基質材料中，PCNS、OMCNS與a-NCNS均為形貌規(guī)則、粒徑均一、分散性良好的球粒形狀，a-AC為不規(guī)則的塊體形狀。
　?。?）碳基 SMIP吸附劑的結構

5、特性。分別以上述四種納米碳材料作為基質，采用液相聚合法，以二苯并噻吩（DBT）作為模板分子，獲得各個基質相應的SMIP。其中，SMIP/PCNS與SMIP/a-NCNS粒徑約為390 nm，印跡聚合物層厚度約為15 nm。SMIP/PCNS的比表面積增至725.3m2g-1，平均孔徑增至2.56 nm；SMIP/a-NCNS的比表面積增至19.6m2g-1，平均孔徑增至2.77 nm。SMIP/OMCNS粒徑約為157nm，印跡聚合物層

6、厚度約9nm，比表面積降為327.61 m2g-1，平均孔徑降至2.00nm；SMIP/a-AC的比表面積和平均孔徑分別增至2045.0 m2g-1和3.17 nm，但聚合物層的包覆并不均一規(guī)整。
　?。?）SMIP吸附性能測試。通過氣相色譜分析檢測，設計靜態(tài)吸附實驗對SMIP吸附DBT過程的吸附行為加以測定。在模擬真實油品的低DBT濃度（0.8 mmol L-1）和298 K條件下，SMIP/PCNS、SMIP/OMCNS、SM

7、IP/a-NCNS和SMIP/a-AC的吸附平衡時間（te）分別為2.5、1.5、2.5和1.5 h，飽和吸附量（Qe）分別為118.1、197.6、95.7和120.2mg g-1，印跡因子（fimp）分別為1.81、2.30、2.37和1.16。四種SMIP都具有良好的結構穩(wěn)定性和再生性能，對 DBT的吸附過程都更符合準一級動力學模型；吸附過程都是多層吸附，多種吸附作用同時發(fā)生；吸附過程都是自發(fā)、吸熱的。多孔及球粒形貌的SMIP/P

8、CNS和SMIP/OMCNS吸附表現較優(yōu)，其中，5 mg的SMIP/OMCNS即可將10 mL濃度為99.6 ppm（0.8 mmol L-1）的DBT正己烷溶液濃度降至32.4 ppm（0.26 mmol L-1）。
　?。?）基質材料的結構特性對相應 SMIP吸附行為的影響規(guī)律。將本文實驗制得的四種碳基SMIP同文獻中同類研究工作進行系統的考察，對比基質材料與相應SMIP的形貌結構、吸附性能可知：基質材料的性能會影響到SMIP