稻殼基活性炭吸附脫硫性能研究

范俊剛 王源 吳雪 修東輝 王強(qiáng)強(qiáng)

摘要：本文制備稻殼基活性炭，應(yīng)用于含苯并噻吩模擬汽油吸附脫硫。考察KOH堿液預(yù)處理濃度影響，表明30%質(zhì)量濃度的KOH溶液吸附脫硫效果最佳；考察活化時(shí)間影響，顯示1.5 h活化時(shí)間最優(yōu)；考察吸附溫度影響，得到30℃下吸附脫硫性能最好，對(duì)苯并噻吩的吸附容量為2.39 mg/g。

關(guān)鍵詞：稻殼活性炭；苯并噻吩；吸附；脫硫

含硫汽油燃燒導(dǎo)致大氣污染問(wèn)題日益嚴(yán)重，其危害主要為燃燒產(chǎn)生的SOx會(huì)污染大氣，產(chǎn)生酸雨嚴(yán)重破壞生態(tài)系統(tǒng)和土壤，此外含硫油品會(huì)導(dǎo)致輸送管線(xiàn)、泵和煉油設(shè)備的腐蝕，毒化汽車(chē)尾氣轉(zhuǎn)化器等，燃油脫硫研究已成為治理環(huán)境污染問(wèn)題的重要內(nèi)容[1]。

燃油中含硫化合物主要包括：硫化氫、硫醇、硫醚、二硫化物和噻吩類(lèi)衍生物等，常用汽、柴油中的硫化物主要為是噻吩硫及其衍生物，脫除噻吩類(lèi)硫化物是油品脫硫的關(guān)鍵。傳統(tǒng)加氫脫硫技術(shù)難以深度脫除油品中噻吩類(lèi)硫化物；非加氫脫硫技術(shù)中的吸附脫硫技術(shù)可以選擇性深度脫除燃油中噻吩類(lèi)硫化物，所應(yīng)用的吸附劑主要有分子篩、氧化鋁、硅膠、活性炭等。利用果殼、稻殼等植物基制備活性炭，可應(yīng)用于燃油清潔脫硫[2]。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 試劑

稻殼（遼寧盤(pán)錦），氫氧化鉀（天津市永大化學(xué)試劑有限公司），苯并噻吩（BT）、正庚烷、鹽酸（國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司），以上試劑均為分析純。

1.2 稻殼活性炭制備

利用去離子水洗滌稻殼原料，干燥后將其置于真空管式爐，在N2氣氛下500 ℃左右炭化約4小時(shí)，將炭化稻殼浸于一定質(zhì)量濃度KOH溶液中去除灰分后，置于真空干燥箱12小時(shí)，利用真空管式爐在N2保護(hù)下約750 ℃活化1.5小時(shí)，產(chǎn)物利用鹽酸和去離子水洗滌至中性，干燥后得到稻殼基活性炭吸附劑。

1.3 吸附劑脫硫性能評(píng)價(jià)

將苯并噻吩溶于正庚烷中，配制含硫量200μg/g的模擬油。按一定吸附劑：模擬油混合質(zhì)量比進(jìn)行靜態(tài)吸附實(shí)驗(yàn)，采用安捷倫7890A氣相色譜測(cè)定溶液中含硫量，利用以下公式計(jì)算吸附硫容：

（1）

式中：qe為平衡吸附硫容，mg/g；c0及ce分別為模擬油初始及平衡硫濃度，mg/g；ma、mb分別為模擬油及吸附劑質(zhì)量，g。

2 結(jié)果與討論

2.1 KOH質(zhì)量濃度影響

利用不同質(zhì)量濃度的KOH溶液浸泡炭化稻殼，經(jīng)高溫活化制得稻殼活性炭，對(duì)含苯并噻吩模擬油進(jìn)行靜態(tài)吸附，從圖1可看出：隨KOH溶液質(zhì)量濃度提升，稻殼活性炭對(duì)苯并噻吩的平衡吸附硫容隨之升高，這是因?yàn)镵OH去灰過(guò)程導(dǎo)致炭化稻殼孔道數(shù)量增加，增加了制得活性炭的總比表面積，增強(qiáng)吸附脫硫性能；KOH質(zhì)量濃度繼續(xù)升高，稻殼活性炭的平衡吸附硫容迅速降低，這是因?yàn)镵OH溶液質(zhì)量濃度過(guò)高，過(guò)度刻蝕稻殼炭化結(jié)構(gòu)，使稻殼活性炭的平均孔徑增大，總比表面積變小，吸附脫硫性能減弱。30%質(zhì)量濃度KOH溶液處理制得稻殼活性炭吸附脫硫性能最佳。

2.2 活化時(shí)間影響

用30%質(zhì)量濃度的KOH溶液浸泡處理的炭化稻殼，在真空管式爐750℃下焙燒活化0.5-2.5h，制得稻殼活性炭對(duì)含苯并噻吩模擬油進(jìn)行靜態(tài)吸附，由圖2可知：稻殼活性炭對(duì)模擬油中苯并噻吩的吸附性能，在1.5h處達(dá)到最高，活化時(shí)間過(guò)低或者過(guò)長(zhǎng)都不利于生成稻殼活性炭最佳吸附表面。

2.3吸附溫度影響

由圖3可知，在一定的吸附溫度范圍內(nèi)，隨著溫度的提高，稻殼活性炭吸附苯并噻吩的平衡吸附硫容逐漸上升，在30℃達(dá)到最高值2.39mg/g，隨后呈下降趨勢(shì)。因?yàn)槌叵碌練せ钚蕴课奖讲⑧绶灾饕獮槲锢砦竭^(guò)程，溫度過(guò)高不利于其吸附脫硫性能。

3 結(jié)論

（1）利用稻殼材料經(jīng)炭化、堿洗及焙燒活化，制得稻殼基活性炭，可應(yīng)用于含苯并噻吩的模擬油吸附脫硫過(guò)程，其平衡吸附硫容達(dá)2.39 mg/g；

（2）最佳堿液質(zhì)量濃度、焙燒活化時(shí)間分別為30%、1.5小時(shí)，吸附脫硫過(guò)程主要為物理吸附，30 ℃為最優(yōu)吸附溫度。

參考文獻(xiàn)：

[1]楊浩，王建紅，程凱鵬，等.燃油脫硫技術(shù)研究進(jìn)展[J].化學(xué)研究，2013（6）：639-642.

[2]石亞華.石油加工過(guò)程中的脫硫[M].北京：中國(guó)石化出版社，2009.

作者簡(jiǎn)介：范俊剛（1976-）男，吉林省琿春市人，副教授，從事化工分離技術(shù)研究。