活性炭吸附噻吩類化合物,活性炭吸附是生產(chǎn)清潔柴油的一項(xiàng)環(huán)節(jié)，在今天的研究是耐火噻吩硫化合物的吸附，給出一種有效的方法，即，苯并噻吩(BT)，二苯并噻吩(DBT)，和4,6-二甲基(4,6- DMDBT)在正溶劑體系中的正己烷溶液中浸漬到金屬浸漬的活性炭上。氫處理的活性炭纖維選擇性負(fù)載Ni，NiO，Cu，Cu 2O和CuO物種來(lái)系統(tǒng)地評(píng)估每種金屬物質(zhì)對(duì)噻吩化合物(TC)吸附的影響。金屬負(fù)載的吸附劑具有相同的總金屬含量和相似的微孔性，但含有不同類型的銅或鎳物質(zhì)。所有負(fù)載金屬的吸附劑均顯示出增強(qiáng)的測(cè)試噻吩化合物的吸附。

　　化石燃料中的硫化合物會(huì)氧化為SO x物質(zhì)，會(huì)造成不同的空氣污染問(wèn)題。在液體燃料的大多數(shù)含硫的烴被轉(zhuǎn)化為游離含硫化合物和H 2個(gè) S按催化加氫脫硫(HDS)的燃料處理期間的反應(yīng)。盡管HDS法是液體燃料脫硫技術(shù)中最有名的技術(shù)，但它不能有效去除包括二苯并噻吩(DBT)，4,6-二甲基二苯并噻吩(4,6-DMDBT)和苯并噻吩(BT)等噻吩類化合物。

　　活性炭吸附劑是通過(guò)不同的治理方法，其中包括金屬浸漬和氧化改性，以提高其親和力用于從液體燃料中除去噻吩化合物的。我們活性炭用各種過(guò)渡金屬例如銅浸漬、鎳;、銀、 鋅、 鐵、和鈀，與模型燃料進(jìn)行吸附實(shí)驗(yàn)。幾個(gè)金屬浸漬的吸附劑的增強(qiáng)噻吩化合物吸附是通過(guò)特異性相互作用(解釋即金屬和噻吩分子之間，化學(xué)相互作用)。吸附劑孔的幾何形狀也是噻吩化合物吸附的重要因素�；钚蕴坑捎诔杀镜�，比表面積大，在缺氧條件下的熱和化學(xué)穩(wěn)定性，改性的融合性以及對(duì)芳香族和難處理硫化合物的高吸附性，已經(jīng)被廣泛研究用于從不同燃料中去除噻吩化合物 。與圓柱形沸石孔相比，活性炭孔具有狹縫形幾何形狀，更適合于吸附平面芳香族化合物(如TC)，這些孔更適合吸附非平面分子。各種研究人員已通過(guò)不同類型的活性炭，包括氧化或金屬浸漬的吸附劑探索BT，DBT和4,6-DMDBT的吸附。

　　銅鎳浸漬活性炭的制備

　　活性炭樣品通過(guò)活性炭纖維在900℃下氫處理3小時(shí)以除去大部分表面氧官能團(tuán)并最小化這些基團(tuán)對(duì)噻吩類化合物吸附的潛在影響。由前體材料制備的中孔活性炭進(jìn)行高溫氫處理。酸性氧官能團(tuán)可以增強(qiáng)噻吩類化合物吸附到活性炭并且它們的存在將使金屬負(fù)載的活性炭對(duì)TC吸附等溫線的分析復(fù)雜化，因此在金屬浸漬步驟之前將其去除�；钚蕴坎牧媳砻娴牟煌�氧官能團(tuán)包括羧基，酸酐，羰基，內(nèi)酯，內(nèi)羥醇，酚，醌和醚基團(tuán)。酸性氧基由羧基，酸酐，內(nèi)酯/內(nèi)醇和酚基組成。程序升溫脫附研究表明，羧基，內(nèi)酯和酸酐基團(tuán)在大約650℃以下分解，苯酚，羰基，醚和醌基團(tuán)在700-980℃時(shí)分解。原樣收到的活性炭纖維和準(zhǔn)備好的活性炭樣品在氫氣氣氛下于石英管中在900℃下熱處理3小時(shí)。氫處理的樣品標(biāo)記為ACFH和ACH。

　　孔隙度表征

　　原始的活性炭與氫處理的活性炭和金屬浸漬的活性炭的結(jié)構(gòu)特。包含不同銅或鎳物質(zhì)的活性炭的表面積，微孔和中孔率以及孔體積分布被包括在內(nèi)以評(píng)估金屬浸漬對(duì)制備的吸附劑的孔隙率的影響。顯示所列間隔中的孔體積分布以比較不同碳的超微孔(<0.7nm)，超微孔(0.7-2nm)和中孔+大孔(> 2nm)體積。

　　ACF是微孔活性炭纖維，沒(méi)有任何顯著的介孔性。高溫氫處理略微增加碳表面積和微孔體積，并且對(duì)碳孔體積分布的影響最小。這些輕微的變化是由于去除了可能具有雙重影響的表面氧官能團(tuán)：首先，擴(kuò)大孔隙寬度，其次，導(dǎo)致樣品的重量損失; 從而增加重量歸一化的表面積和孔隙體積值。除了ACFH-Cu 0和ACFH-Ni 0之外，所有金屬浸漬的樣品都具有類似于ACFH的表面積，孔隙率和孔體積分布值。ACFH-Cu 0和ACFH-Ni 0的表面積和孔隙率增加是金屬銅和鎳在800℃下最可能是由于碳催化氣化。與其他ACFH樣品不同，ACFH-Ni 0在高溫氫氣處理過(guò)程中由于ACFH的孔擴(kuò)大而產(chǎn)生相當(dāng)大的(〜14%)中孔率，這歸因于在零價(jià)鎳存在下通過(guò)氫催化氣化活性炭。

　　圖1. DBT在浸漬有不同銅和鎳物質(zhì)的活性炭上的吸附等溫線。

　　圖2. 浸漬不同銅和鎳物種的活性炭纖維上BT的吸附等溫線。

　　圖3. 浸漬有不同銅和鎳物種的活性碳纖維上4,6-DMDBT的吸附等溫線。

　　活性炭吸附噻吩類化合物

　　BT，DBT和4,6-DMDBT在浸漬有不同銅或鎳物種的活性炭纖維上的吸附等溫線如圖1，圖2和圖3所示。將實(shí)驗(yàn)吸附數(shù)據(jù)擬合到LF模型并繪制以顯示這些圖中的整體等溫線趨勢(shì)。大部分吸附劑的吸附數(shù)據(jù)符合LF模型，相關(guān)系數(shù)大于0.94。與活性炭纖維等溫線不同，兩種介孔活性炭和ACH-Cu +的 DBT等溫線碳含量較低，相關(guān)系數(shù)分別為0.81和0.86。在低濃度(<50mg S / L)下觀察到的微孔活性炭纖維的較高吸附親和力是由于DBT在高能超微孔中的吸附所致�；钚蕴坷w維等溫線也類似于標(biāo)準(zhǔn)I型等溫線。然而，對(duì)于中孔活性炭，觀察到等溫線的線性趨勢(shì)，表明在測(cè)試濃度范圍內(nèi)具有相似的吸附親和力。盡管微孔碳在〜200mg S / L的平衡濃度下達(dá)到其最大TC容量，但是兩種測(cè)試的活性炭在較高濃度(>200mg S / L)下預(yù)計(jì)具有更高的容量。我們的結(jié)果表明，銅或鎳浸漬提高了活性炭的吸附能力。然而，這項(xiàng)研究量化了不同單個(gè)金屬物種對(duì)噻吩類化合物吸附的重要性。這項(xiàng)工作的一個(gè)具體的方法中，對(duì)吸附劑(所述金屬浸漬之前)到高溫氫還原除去活性炭的酸性氧官能團(tuán)。因此，可能作出的貢獻(xiàn)的氧酸性基團(tuán)可以排除在外。所有活性炭纖維具有相似的微孔性和可比的超微孔性。因此，活性炭對(duì)噻吩類化合物的吸附增強(qiáng)主要?dú)w因于特定負(fù)載的銅和鎳物質(zhì)的影響。

　　本文研究了不同銅鎳物種的選擇性加載對(duì)活性炭吸附苯并噻吩(BT)，二苯并噻吩(DBT)和4,6-二甲基二苯并噻吩(4,6-DMDBT)單一溶質(zhì)模型燃料解決方案 總結(jié)和主要結(jié)論如下：

　　負(fù)載銅或鎳的吸附劑由氫處理的活性炭樣品制備。制備的吸附劑具有相同的總金屬含量，但是選擇性地負(fù)載有Ni，NiO，Cu，Cu 2 O或CuO物質(zhì)。金屬樣品及其前體具有相似的孔隙度。銅或鎳負(fù)載使來(lái)自模型燃料的噻吩化合物的吸收增加高達(dá)40%-53%(即，金屬負(fù)載的活性炭吸收TC的約70%是由于TC吸附在活性炭表面上，并且剩余的30%是由于TC在金屬部位的吸附造成的。這證實(shí)了TC的吸附主要由活性炭微孔中的分散相互作用控制，但是負(fù)載的金屬物種和TC分子之間的特定相互作用進(jìn)一步增加TC吸收。負(fù)載Cu 2 O或NiO物種的吸附劑由于Cu +或Ni 2+與TC分子之間的更具體的相互作用(包括π絡(luò)合和酸堿相互作用)而表現(xiàn)出最高的吸收。暴露的Cu +位置對(duì)TC吸附的估計(jì)最大單層容量與實(shí)驗(yàn)吸收數(shù)據(jù)的比較提示了兩種可能性：(1)TC分子在Cu +位點(diǎn)上催化轉(zhuǎn)化成其它化合物，隨后將反應(yīng)產(chǎn)物吸附到活性炭表面上。(2)TC分子在Cu +位點(diǎn)上的多層積累。第一種可能性似乎更可能。由于更大強(qiáng)度的TC分子與吸附劑的特異性和非特異性相互作用，大部分活性炭的噻吩類化合物吸附量依次為：4,6-DMDBT> DBT> BT。

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