Cu2O/SiO2-Al2O3-GO复合气凝胶吸附脱除燃料油中噻吩类硫化物的方法技术

本发明专利技术公开了Cu2O/SiO2‑Al2O3‑GO复合气凝胶吸附脱除燃料油中噻吩类硫化物的方法，它以Cu2O/SiO2‑Al2O3‑氧化石墨烯复合气凝胶为吸附剂，填装入固定床吸附装置，在0~100℃温度下，以1~10 h

【技术实现步骤摘要】
Cu2O/SiO2-Al2O3-GO复合气凝胶吸附脱除燃料油中噻吩类硫化物的方法
本专利技术属于燃料油加工
，具体涉及Cu2O/SiO2-Al2O3-GO复合气凝胶吸附脱除燃料油中噻吩类硫化物的方法。
技术介绍
随着车用工业的大力发展，汽车尾气硫化物的大量排放不仅使环境污染问题日趋严重，同样也威胁着人类的身体健康。燃料电池对燃料油中的硫含量也有相当高的要求，有机硫化物的存在，会使燃料电池电极中的催化剂中毒，使燃料电池不能有效的将柴汽油中的化学能转化成电能。因此，对燃料油的深度脱硫已经成为了全球关注的焦点。目前，燃料油品的脱硫工艺主要有加氢脱硫技术、烷基化脱硫技术、生物脱硫技术、萃取脱硫技术、氧化脱硫技术、吸附脱硫技术等。现在的工业生产中，脱硫的主要工艺仍是传统的加氢脱硫，但其存在操作成本较高、耗氢量大、操作条件苛刻，以及降低汽油中辛烷值等缺点。且加氢脱硫只对于硫醇、硫醚、无机硫等有较好的脱除效果，对于热稳定性极高的噻吩类硫化物的脱硫效果很差。吸附脱硫技术成本低廉，操作条件温和，脱硫效果好，不污染环境，其中π络合吸附脱硫相对于物理吸附脱硫是有选择性的，相对于化学吸附脱硫更易于脱附再生，是目前最有前景的脱硫方法。π络合吸附脱硫的关键在于制备一种高效的π络合吸附剂。常用于制备π络合脱硫吸附剂的金属离子有Cu2+、Cu+、Ni2+、Co2+等。而制备π络合脱硫吸附剂，须将这些金属离子分散在高比表面积的载体上。根据载体的不同，π络合脱硫吸附剂可分为分子筛类、活性炭类、金属氧化物类。中国专利CN103170305A以负载Cu离子的13X分子筛为脱硫吸附剂，用于深度脱除汽油中的噻吩及其衍生物和苯并噻吩。其中铜的元素含量占吸附剂总重量的3％～5％，铜元素为离子态。中国专利CN1511629A制备了一种深度脱除硫化物的分子筛吸附剂，由Y型分子筛负载金属盐类组成。上述以分子筛为载体的π络合吸附剂，载体价格低廉，制备方法简单，可循环再生，但分子筛脱硫吸附剂所交换的过渡金属离子数目有限，对硫化物的吸附容量不大，且微孔分子筛自身的微孔结构，大分子的噻吩类硫化物由于分子尺寸效应无法进入孔道内与金属离子形成π络合作用，即无法达到深度脱硫。中国专利CN103143322A制备了一种负载了Fe离子的活性炭吸附剂，对汽油中的噻吩及其衍生物有较大的吸附容量与选择性，且制备方法简单，再生容易，吸附剂使用寿命长。中国专利CN104549143A通过采用含Al、Zn、Ni等金属的盐和H3PO4作为助剂对活性炭进行修饰改性，较好地解决了气体原料吸附净化脱硫技术中存在单一吸附剂不能同时有效脱除多种硫化物、硫的脱除率低以及脱硫剂的穿透硫容低等问题。但活性炭的孔结构以微孔为主，改性的活性炭对噻吩类大分子硫化物的吸附容量仍然非常小，难以满足工业生产的要求。中国专利CN103007873A以铜元素掺杂的介孔γ-Al2O3与含硫的燃料油接触，利用吸附法实现脱硫，操作成本低，吸附容量大，且再生方便。中国专利CN101619231A制备了一种脱硫吸附剂，该吸附剂包括以氧化铝为粘结剂，氧化锌为载体，再与络合剂溶液接触，然后负载金属促进剂，用于燃料油脱硫，活性高，吸附硫容量大。但上述以金属氧化物为载体的吸附剂在制备过程中，金属离子容易堵塞金属氧化物孔道，导致负载的活性组分在表面堆积，无法进入孔道内提供活性位，降低吸附脱硫性能，且此法较难应用于工业化生产。
技术实现思路
针对现有π络合脱硫吸附剂在脱除燃料油中噻吩类硫化物中存在的上述问题，本专利技术的目的在于提供一种以Cu2O/SiO2-Al2O3-氧化石墨烯复合气凝胶为吸附剂脱除燃料油中噻吩类硫化物的方法，本专利技术Cu2O/SiO2-Al2O3-氧化石墨烯复合气凝胶吸附剂，通过π络合吸附作用脱除燃料油中噻吩类硫化物，具备吸附量大、易再生和吸附条件温和等优点。所述的Cu2O/SiO2-Al2O3-GO复合气凝胶吸附脱除燃料油中噻吩类硫化物的方法，其特征在于以Cu2O/SiO2-Al2O3-氧化石墨烯复合气凝胶为吸附剂，填装入固定床吸附装置，在0～100℃温度下，以1～10h-1的空速通入含有噻吩类硫化物的模拟汽油，经吸附后得到1ppm以下硫浓度的模拟汽油。所述的Cu2O/SiO2-Al2O3-GO复合气凝胶吸附脱除燃料油中噻吩类硫化物的方法，其特征在于所吸附的噻吩类硫化物为噻吩或苯并噻吩，GO为氧化石墨烯的简称，下同。所述的Cu2O/SiO2-Al2O3-GO复合气凝胶吸附脱除燃料油中噻吩类硫化物的方法，其特征在于模拟汽油中噻吩或苯并噻吩硫浓度为0.1mgS/g～10mgS/g，优选为0.1～5mgS/g。所述的Cu2O/SiO2-Al2O3-GO复合气凝胶吸附脱除燃料油中噻吩类硫化物的方法，其特征在于Cu2O/SiO2-Al2O3-氧化石墨烯复合气凝胶以氧化石墨烯、硅源、铜源和铝源为原料，采用溶胶凝胶—常压干燥法制备得到CuO/SiO2-Al2O3-复合气凝胶，CuO/SiO2-Al2O3-复合气凝胶经氢气还原得Cu2O/SiO2-Al2O3-氧化石墨烯复合气凝胶。所述的Cu2O/SiO2-Al2O3-GO复合气凝胶吸附脱除燃料油中噻吩类硫化物的方法，其特征在于硅源为正硅酸甲酯、正硅酸乙酯、硅溶胶或水玻璃，铜源为氯化铜或醋酸铜，铝源为硝酸铝和氯化铝；优选硅源为正硅酸乙酯，铜源为醋酸铜，铝源为氯化铝。所述的Cu2O/SiO2-Al2O3-GO复合气凝胶吸附脱除燃料油中噻吩类硫化物的方法，其特征在于还原温度为100～220℃，优选160～180℃；还原时间为3～7h，优选5～6h。所述的Cu2O/SiO2-Al2O3-GO复合气凝胶吸附脱除燃料油中噻吩类硫化物的方法，其特征在于Cu2O/SiO2-Al2O3-氧化石墨烯复合气凝胶吸附剂中的硅铝摩尔比为1：1～150:1，优选为20：1～50:1；硅铜摩尔比为1：1～100:1，优选为50：1～70:1。所述的Cu2O/SiO2-Al2O3-GO复合气凝胶吸附脱除燃料油中噻吩类硫化物的方法，其特征在于Cu2O/SiO2-Al2O3-氧化石墨烯复合气凝胶吸附剂中，氧化石墨烯的质量百分含量为0.67‰-3.33‰，优选为1.33‰-2.67‰。所述的Cu2O/SiO2-Al2O3-GO复合气凝胶吸附脱除燃料油中噻吩类硫化物的方法，其特征在于吸附温度为0～40℃；通入含有噻吩或苯并噻吩的模拟汽油时空速为1～5h-1。所述的Cu2O/SiO2-Al2O3-GO复合气凝胶吸附脱除燃料油中噻吩类硫化物的方法，其特征在于吸附后的Cu2O/SiO2-Al2O3-氧化石墨烯复合气凝胶吸附剂经溶剂洗脱再生，所述溶剂为环己烯、乙醚、苯或者甲苯，优选为苯。通过采用上述技术，与现有技术相比，本专利技术的有益效果如下：1)本专利技术的Cu2O/SiO2-氧化石墨烯复合气凝胶具有典型介孔特征，如孔径(5～20nm)、高孔隙率(85～99％)和高比表面积(600～1500m2/g)等独特物理化学性质，因此噻吩类硫化物可无阻碍地进入气凝胶孔道内，而且其结构是由纳米级骨架颗粒构成，骨架内的活性组分可充分暴露，这使得气凝胶的活性组分可与噻吩类硫化物充分接触，即Cu2O/SiO2-Al2O3-氧化石墨烯复合气凝胶对本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.Cu2O/SiO2‑Al2O3‑GO复合气凝胶吸附脱除燃料油中噻吩类硫化物的方法，其特征在于以Cu2O/SiO2‑Al2O3‑氧化石墨烯复合气凝胶为吸附剂，填装入固定床吸附装置，在0~100 ℃温度下，以1~10 h‑1的空速通入含有噻吩类硫化物的模拟汽油，经吸附后得到1ppm以下硫浓度的模拟汽油。

【技术特征摘要】
1.Cu2O/SiO2-Al2O3-GO复合气凝胶吸附脱除燃料油中噻吩类硫化物的方法，其特征在于以Cu2O/SiO2-Al2O3-氧化石墨烯复合气凝胶为吸附剂，填装入固定床吸附装置，在0~100℃温度下，以1~10h-1的空速通入含有噻吩类硫化物的模拟汽油，经吸附后得到1ppm以下硫浓度的模拟汽油。2.根据权利要求1所述的Cu2O/SiO2-Al2O3-GO复合气凝胶吸附脱除燃料油中噻吩类硫化物的方法，其特征在于所吸附的噻吩类硫化物为噻吩或苯并噻吩。3.根据权利要求2所述的Cu2O/SiO2-Al2O3-GO复合气凝胶吸附脱除燃料油中噻吩类硫化物的方法，其特征在于模拟汽油中噻吩或苯并噻吩硫浓度为0.1mgS/g~10mgS/g，优选为0.1~5mgS/g。4.根据权利要求1所述的Cu2O/SiO2-Al2O3-GO复合气凝胶吸附脱除燃料油中噻吩类硫化物的方法，其特征在于Cu2O/SiO2-Al2O3-氧化石墨烯复合气凝胶以氧化石墨烯、硅源、铜源和铝源为原料，采用溶胶凝胶—常压干燥法制备得到CuO/SiO2-Al2O3-复合气凝胶，CuO/SiO2-Al2O3-复合气凝胶经氢气还原得Cu2O/SiO2-Al2O3-氧化石墨烯复合气凝胶。5.根据权利要求3所述的Cu2O/SiO2-Al2O3-GO复合气凝胶吸附脱除燃料油中噻吩类硫化物的方法，其特征在于硅源为正硅酸甲酯、正硅酸乙酯、硅溶胶或水玻璃，铜源为氯化铜或醋酸铜，铝源为硝酸铝和...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘少博，张波，周金兵，陈飞帆，卢永康，潘飞苗，蔡伟豪，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33