[发明专利]脱除汽油中噻吩类化合物的活性炭改性材料及制备、应用方法

说明书

技术领域

本发明涉及改性活性炭材料及其制备方法和应用方法，具体地说涉及一种用于脱除汽油中噻吩类化合物的臭氧氧化改性活性炭材料及其制备方法和应用方法。

背景技术

汽油中含有多种含硫化合物，包括硫醇、硫醚、二硫化物和噻吩及苯并噻吩衍生物等，燃烧后生成的二氧化硫等除造成机件腐蚀和毒化机动车尾气转化催化剂外，还可造成酸雨等严重的环境问题，因此，作为机动车燃料的汽油脱硫研究具有重要的意义。

在多种汽油脱硫方法中，吸附脱硫是一种成本较低、操作简便的处理方法。采用具有特殊表面化学性质的多孔吸附剂，如硅胶、分子筛和活性炭等，可以选择性地吸附脱除汽油中的含硫化合物。其中活性炭材料因为具有特殊的孔结构和表面化学性质，能够吸附脱除传统的加氢脱硫方法难以去除的噻吩类化合物，因而具有比较好的应用前景。然而，现有的活性炭材料对噻吩类化合物的的吸附容量和吸附选择性较小，因而应用于汽油吸附脱硫过程时吸附脱硫容量和选择性不高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种脱除汽油中噻吩类化合物的氧化改性活性炭材料的制备方法和应用方法。该活性炭材料经臭氧氧化处理之后，表面产生大量含氧基团，这些含氧基团能够通过酸碱相互作用和氢键作用等提高炭表面与噻吩类化合物的作用强度，使活性炭对噻吩类化合物的吸附选择性和吸附容量提高，达到比较好的脱硫效果。

本发明的技术方案包括：

以活性炭为原料，采用脱灰、洗涤、碱性条件下臭氧氧化处理后洗涤、干燥，得到所用的吸附剂。

活性炭为椰壳活性炭，比表面积为700-1500m²/g，颗粒大小为20-200目，经臭氧氧化处理后氧负载量为1-5wt％，最好负载量为3-5wt％。

该活性炭材料的制备方法是以38wt％盐酸和47wt％氢氟酸的混合酸对活性炭进行脱灰，然后以去离子水洗涤至中性，再以浓度为1-4mol/L的氢氧化钠溶液浸渍，过滤后装入反应容器，通入质量浓度为5-15mg/L的臭氧-空气混合气体，反应0.5-3h后以去离子水洗涤至中性，过滤干燥后制得。其中，脱灰工序中活性炭与38wt％盐酸和47wt％氢氟酸的混合酸按照10g比50mL的比例将活性炭在混合酸中浸泡20-30h后，将活性炭与混合酸分离；氢氧化钠溶液浸渍工序中按10g活性炭比浓度为40g/L的氢氧化钠溶液50mL的比例将活性炭在碱溶液中浸泡1-3h；臭氧-空气混合气体中臭氧质量浓度为5-15mg/L。

脱除汽油中噻吩类化合物的活性炭改性材料的应用方法是按如下步骤进行：(1)按每1g脱除汽油中噻吩类化合物的臭氧氧化改性活性炭材料可处理10-30mL汽油的比例；(2)脱除汽油中噻吩类化合物的臭氧氧化改性活性炭材料装入吸附柱中使用；(3)吸附柱的温度恒定在20—40℃。

本发明和现有技术相比具有显著的特点与进步：

1.本发明的脱除汽油中噻吩类化合物的氧化改性活性炭材料的制备过程简单，活性炭表面的氧含量可控。

2.该种改性活性炭材料的吸附选择性高，能够方便地吸附脱除汽油中的噻吩类化合物。

3.该种改性活性炭可重复使用，其吸附能力基本保持不变。

具体实施方式

本发明的脱除汽油中噻吩类化合物的氧化改性活性炭材料为椰壳活性炭，比表面积为700-1500m²/g，颗粒大小为20-200目，处理后其氧负载量为1-5wt％，最好负载量为3-5wt％。

用于脱除汽油中噻吩类化合物的臭氧氧化改性活性炭材料的制备方法为：

(1)按10g活性炭比38wt％盐酸和47wt％氢氟酸的混合酸50mL的比例将活性炭在混合酸中浸泡24h；

(2)将活性炭与混合酸分离，将活性炭用去离子水洗涤至洗涤液pH值为7；

(3)按10g活性炭比浓度为1mol/L的氢氧化钠溶液50mL的比例将活性炭在碱溶液中浸泡2h；

(3)将活性炭过滤，装入内径为10mm，长度为600mm，下端置有筛板的玻璃管中；

(4)从玻璃管下端通入质量浓度为5-15mg/L、流量为0.1-1m³/h的臭氧-空气混合气体，反应0.5-3h；

(5)将反应后的活性炭用去离子水洗涤至洗涤液pH值为7；

(6)将洗涤后的活性炭干燥。

脱除汽油中噻吩类化合物的氧化改性活性炭材料的应用方法为：

(1)每1g脱除汽油中噻吩类化合物的氧化改性活性炭材料可处理10-30mL汽油；

(2)脱除汽油中噻吩类化合物的氧化改性活性炭材料装入吸附柱中使用；