一种Zr-Ce-O双功能催化吸附剂及其制备方法与其在燃油脱硫中的应用技术

本发明专利技术公开了一种Zr-Ce-O双功能催化吸附剂及其制备方法与其在燃油脱硫中的应用。Zr-Ce-O双功能催化吸附剂的制备步骤为：将硝酸铈铵溶于尿素溶液，将硝酸氧锆溶于水；将上两溶液混合，搅拌；水浴加热升温后恒温搅拌，冷却；将凝胶过滤，水洗；干燥，煅烧，制得Zr-Ce-O双功能催化吸附剂。本发明专利技术中的脱硫方法采用Zr-Ce-O材料为吸附剂，空气为氧化剂，成本低，可回收和循环使用；该一步法催化和吸附耦合脱硫技术，工艺简单，可在常温常压下操作，能耗低。

【技术实现步骤摘要】
一种Zr-Ce-O双功能催化吸附剂及其制备方法与其在燃油脱硫中的应用
本专利技术涉及一种吸附剂及其制备与应用，具体涉及一种Zr-Ce-O双功能催化吸附剂及其制备方法与其在燃油脱硫中的应用。
技术介绍
含硫燃油燃烧向环境中释放的硫氧化物是形成酸雨的主要原因。据报道，每年由于汽车燃油燃烧向空气中排放的SO2达几千万吨，对环境造成严重污染，它已成为大气污染的主要源头之一。因此，世界各国制定了严格的燃油含硫标准来控制燃油中的硫含量，清洁燃油的生产也已成为全球石化企业和学术界研究的热点之一。炼油厂使用的燃油脱硫技术是加氢脱硫，其主要在催化剂的作用下，在氢气气氛中将燃油中的含硫化合物中的硫转化为硫化氢，进而将硫化氢从反应流出物中去除。加氢脱硫存在的主要问题有：加氢脱硫能耗高，大量消耗氢气，深度脱硫效率低[1]([1]Song,C.S.；Ma,X.L.Newdesignapproachestoultra-cleandieselfuelsbydeepdesulfurizationanddeepdearomatization.Appl.Catal.B-Environ2003,41,207-238.)。因此，硫含量标准日益降低使得加氢脱硫技术面临着巨大的挑战。吸附脱硫可在常温常压条件下，将硫化物吸附在固体多孔吸附剂表面从而获得清洁燃油，是一种极具应用前景的燃油脱硫技术。然而，当前的吸附脱硫技术工业化面临的关键难题是：(1)吸附选择性低，从而导致深度脱硫困难；(2)吸附剂的深度脱硫吸附量很低[2，3]。([2]Xiao,J.；Wang,X.；Mamoru,F.；Yang,Q.；Song,C.S.ANovelApproachforUltra-DeepAdsorptiveDesulfurizationofDieselFueloverTiO2-CeO2/MCM-48underAmbientConditions.AIChEJ.2013,59,1441-1445.；[3]Xiao,J.；Song,C.S.；Ma,X.L.；Li,Z.EffectsofAromatics,DieselAdditives,NitrogenCompounds,andMoistureonAdsorptiveDesulfurizationofDieselFueloverActivatedCarbon.Ind.Eng.Chem.Res.2012,51,3436-3443.)因而急需开发吸附选择性高和吸附容量高的燃油脱硫吸附剂和脱硫方法。
技术实现思路
为了克服现有技术的缺点与不足，本专利技术的首要目的在于专利技术一种Zr-Ce-O双功能催化吸附剂及其制备方法与其在燃油脱硫中的应用。该技术操作简单，可在常温常压下进行，不需消耗氢气，可应用于燃油深度脱硫。本专利技术的目的通过如下技术方案实现：一种Zr-Ce-O双功能催化吸附剂的制备方法，包括如下步骤：(1)将硝酸铈铵溶于尿素水溶液，得到溶液a，将硝酸氧锆溶于去离子水，得到溶液b；将溶液a和溶液b混合，搅拌，得到溶液c；(2)将所得溶液c水浴加热升温，后恒温搅拌，冷却得到凝胶；(3)将凝胶过滤，水洗；放入烘箱干燥；在空气的氛围中煅烧，制得Zr-Ce-O双功能催化吸附剂。上述方法中，所述尿素水溶液浓度为5wt％-10wt％，所述硝酸铈铵在尿素水溶液中的浓度范围为1-4M，所述硝酸氧锆水溶液的浓度范围为1-4M，所述硝酸氧锆与硝酸铈铵前驱体满足Zr/Ce摩尔比为1/9～9/1；溶液c水浴升温速率为1～4℃/min，恒温搅拌的温度为85～95℃；恒温搅拌时间2～8小时；凝胶粉末的煅烧温度为400～600℃。一种Zr-Ce-O双功能催化吸附剂，所述吸附剂中Zr/Ce摩尔比为1/9～9/1，比表面积为150～300m2/g,孔容为0.2～0.6cm3/g,孔径尺寸为3～7nm。Zr-Ce-O双功能催化吸附剂在燃油脱硫中的应用，包括如下步骤：(1)在室温下，将Zr-Ce-O双功能催化吸附剂和含有机硫的燃油在反应吸附器中混合；(2)将空气通入Zr-Ce-O双功能催化吸附剂和含有机硫的燃油混合溶液中反应，即同时进行催化氧化反应和吸附，从而实现燃油中有机硫的脱除。上述应用中，步骤(1)中所述燃油为柴油或汽油；所述Zr-Ce-O双功能催化吸附剂和含有机硫燃油的剂油比为1/10～1/40；所述剂油比为Zr-Ce-O双功能催化吸附剂与含有机硫燃油的重量比。上述应用中，步骤(2)中所述空气的流量为5～20ml/min。上述应用中，燃油脱硫率为70％～95％。本专利技术的工作原理：Zr-Ce-O材料同时具备催化和吸附两个功能。在空气在常温常压下，可在Zr-Ce-O双功能催化吸附剂表面将燃油中的有机硫转化成极性较强的亚砜；与此同时，所产生的亚砜会在Zr-Ce-O双功能催化吸附剂表面发生较强的吸附，从而实现燃油高效脱硫。本专利技术相对于现有的技术，具有如下的优点及效果：1、该脱硫方法采用Zr-Ce-O材料为双功能催化吸附剂，空气为氧化剂，成本低；2、该一步法催化和吸附耦合脱硫技术，工艺简单，可在常温常压下操作，能耗低；3、本专利技术中的Zr-Ce-O双功能催化吸附剂，可回收和循环使用。附图说明图1为一步法光催化吸附耦合的燃油脱硫方法的工艺原理图；图2为Zr-Ce-O双功能催化吸附剂的XRD谱图。具体实施方式下面结合实施例和附图对本专利技术做进一步描述，但本专利技术的实施方式并不限于此。(1)Zr-Ce-O双功能催化吸附剂的制备：将硝酸铈铵尿素水溶液和硝酸氧锆水溶液按ZrO2/CeO2摩尔比混合，磁力搅拌混合均匀；将所得溶液水浴加热升温，后恒温搅拌，冷却得到凝胶；将凝胶过滤，水洗；放入烘箱干燥；在空气的氛围中煅烧，制得Zr-Ce-O双功能催化吸附剂。(2)室温下催化氧化反应和吸附脱硫：在室温下，将Zr-Ce-O双功能催化吸附剂和含有机硫的燃油在反应吸附器中按剂油比混合；将空气通入Zr-Ce-O双功能催化吸附剂和含有机硫的燃油混合溶液中反应，即同时进行催化氧化反应和吸附，从而实现燃油中有机硫的脱除(如图1所示)。实施例1(1)Zr-Ce-O双功能催化吸附剂的制备：配制5wt％的尿素水溶液，将1M的硝酸铈铵尿素水溶液和1M的硝酸氧锆水溶液按ZrO2/CeO2摩尔比为1/9混合，磁力搅拌混合均匀；将所得溶液水浴以1℃/min的升温速率加热升温至85℃，后恒温搅拌8小时，冷却得到凝胶；将凝胶过滤，水洗；放入烘箱干燥；在空气的氛围中400℃下煅烧，制得Zr-Ce-O双功能催化吸附剂。(2)室温下催化氧化反应和吸附脱硫：在室温下，将Zr-Ce-O双功能催化吸附剂和含有机硫的燃油在反应吸附器中按剂油比(重量比)为1/10混合；将空气以5ml/min的流速通入Zr-Ce-O双功能催化吸附剂和含有机硫的燃油混合溶液中反应，即同时进行催化氧化反应和吸附，从而实现燃油中有机硫的脱除，其脱硫率可达70％。实施例2(1)Zr-Ce-O双功能催化吸附剂的制备：配制7.5wt％的尿素水溶液，将2M的硝酸铈铵尿素水溶液和2M的硝酸氧锆水溶液按ZrO2/CeO2摩尔比为5/5混合，磁力搅拌混合均匀；将所得溶液水浴以2.5℃/min的升温速率加热升温至90℃，后恒温搅拌6小时，冷却得到凝胶；将凝胶过滤，水洗；放本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种Zr‑Ce‑O双功能催化吸附剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）将硝酸铈铵溶于尿素水溶液，得到溶液a，将硝酸氧锆溶于去离子水，得到溶液b；将溶液a和溶液b混合，搅拌，得到溶液c；（2）将所得溶液c水浴加热升温，后恒温搅拌，冷却得到凝胶；（3）将凝胶过滤，水洗；放入烘箱干燥；在空气的氛围中煅烧，制得Zr‑Ce‑O双功能催化吸附剂。

【技术特征摘要】
1.一种Zr-Ce-O双功能催化吸附剂的应用，其特征在于，方法如下：（1）在室温下，将Zr-Ce-O双功能催化吸附剂和含有机硫的燃油在反应吸附器中混合；（2）将空气通入Zr-Ce-O双功能催化吸附剂和含有机硫的燃油混合溶液中反应，即同时进行催化氧化反应和吸附，从而实现燃油中有机硫的脱除；所述应用方法中步骤(1)中所述燃油为柴油或汽油；所述Zr-Ce-O双功能催化吸附剂和含有机硫燃油的剂油比为1/10~1/40；所述剂油比为Zr-Ce-O双功能催化吸附剂与含有机硫燃油的重量比；所述Zr-Ce-O双功能催化吸附剂的制备方法，包括如下步骤：（1）将硝酸铈铵溶于尿素水溶液，得到溶液a，将硝酸氧锆溶于去离子水，得到溶液b；将溶液a和溶液b混合，搅拌，得到溶液c；（2）将所得溶液c水浴加热升温，后恒温搅拌，冷却得到凝胶；（3）将凝胶过滤，水洗；放入烘箱干燥；在空气的氛围中煅烧，制得Zr-Ce-O双功能催化吸附剂。2.根据权利要求1所述一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖静，李忠，叶飞燕，王勋，苗广，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东;44