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載Ni，NiO，Cu，Cu 2O和CuO物種來系統(tǒng)地評估每種金屬物質(zhì)對噻吩化合物(TC)吸附的影響。金屬負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)。所有負載金屬的吸附劑均顯示出增強的測試噻吩化合物的吸附。

　　化石燃料中的硫化合物會氧化為SO x物質(zhì)，會造成不同的空氣污染問題。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 S按催化加氫脫硫(HDS)的燃料處理期間的反應。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渡金屬例如銅浸漬、鎳;、銀、 鋅、 鐵、和鈀，與模型燃料進行吸附實驗。幾個金屬浸漬的吸附劑的增強噻吩化合物吸附是通過特異性相互作用(解釋即金屬和噻吩分子之間，化學相互作用)。吸附劑孔的幾何形狀也是噻吩化合物吸附的重要因素。活性炭由于成本低，比表面積大，在缺氧條件下的熱和化學穩(wěn)定性，改性的融合性以及對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

　　活性炭樣品通過活性炭纖維在900℃下氫處理3小時以除去大部分表面氧官能團并最小化這些基團對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行高溫氫處理。酸性氧官能團可以增強噻吩類化合物吸附到活性炭并且它們的存在將使金屬負載的活性炭對TC吸附等溫線的分析復雜化，因此在金屬浸漬步驟之前將其去除。活性炭材料表面的不同氧官能團包括羧基，酸酐，羰基，內(nèi)酯，內(nèi)羥醇，酚，醌和醚基團。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)酯和酸酐基團在大約650℃以下分解，苯酚，羰基，醚和醌基團在700-980℃時分解。原樣收到的活性炭纖維和準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。氫處理的樣品標記為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)以評估金屬浸漬對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：首先，擴大孔隙寬度，其次，導致樣品的重量損失; 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在高溫氫氣處理過程中由于ACFH的孔擴大而產(chǎn)生相當大的(〜14%)中孔率，這歸因于在零價鎳存在下通過氫催化氣化活性炭。

　　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。將實驗吸附數(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。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。活性炭纖維等溫線也類似于標準I型等溫線。然而，對于中孔活性炭，觀察到等溫線的線性趨勢，表明在測試濃度范圍內(nèi)具有相似的吸附親和力。盡管微孔碳在〜200mg S / L的平衡濃度下達到其最大TC容量，但是兩種測試的活性炭在較高濃度(>200mg S / L)下預計具有更高的容量。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，這項研究量化了不同單個金屬物種對噻吩類化合物吸附的重要性。這項工作的一個具體的方法中，對吸附劑(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。因此，可能作出的貢獻的氧酸性基團可以排除在外。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，活性炭對噻吩類化合物的吸附增強主要歸因于特定負載的銅和鎳物質(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。銅或鎳負載使來自模型燃料的噻吩化合物的吸收增加高達40%-53%(即，金屬負載的活性炭吸收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，但是負載的金屬物種和TC分子之間的特定相互作用進一步增加TC吸收。負載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TC吸附的估計最大單層容量與實驗吸收數(shù)據(jù)的比較提示了兩種可能性：(1)TC分子在Cu +位點上催化轉(zhuǎn)化成其它化合物，隨后將反應產(chǎn)物吸附到活性炭表面上。(2)TC分子在Cu +位點上的多層積累。第一種可能性似乎更可能。由于更大強度的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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