FCC汽油模型化合物光催化氧化脱硫的研究.pdf

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1、VOI.27高等学校化学学报NO.42006年4月CHEMICALJOURNALOFCHINESEUNIVERSITIES692~696!""汽油模型化合物光催化氧化脱硫的研究赵地顺，刘翠微，马四国（河北科技大学化学与制药工程学院，石家庄050018）摘要以噻吩的二甲苯溶液作为FCC汽油的模型化合物，双氧水为氧化剂，研究了在光催化作用下，双氧水体积分数、高速均质时间和二氧化钛的加入量等工艺条件对脱硫率的影响，在适宜条件下，模型化合物的脱硫率可达到80%以上.以FCC汽油为实际体系，在适宜的光催化条件下，脱硫率可达到59%.分析结果表明，含硫化合物

2、的氧化产物为更高极性的物质.关键词FCC汽油；模型；光催化；氧化；脱硫中图分类号O644；TO522.63文献标识码A文章编号0251-0790（2006）04-0692-05汽车尾气中含硫量高是造成空气污染的重要原因之一，因此生产满足环境保护要求的清洁燃料具有重要意义和广阔的应用前景.我国催化裂化（FCC）汽油占汽油总产量的80%以上，其含硫量较高，所以降低FCC汽油中的硫含量已成为当务之急.20世纪70年代初，全球性的能源危机促进了将太阳能转变成一种可实际使用的能源的研究.［1］1972年Fujishima等报道了在光电池中受辐射的二氧化钛可

3、发生持续的水氧化还原反应而产生氢［2］气.此后，Shiraishi等将二苯并噻吩溶于十四烷作为模型化合物，研究了模型化合物与双氧水两相在波长大于280nm光照下的脱硫状况，光照48h脱硫率可达到75%，但是对长时间光照下较难脱除的噻吩没有进行研究.［3~7］我们在研究FCC汽油脱硫技术的基础上，以FCC汽油中含硫化合物的主要组分噻吩为模型化合物，在XPA-!反应器中对FCC汽油进行了光催化氧化脱硫的研究.#$实验部分#.#$实验原理目前研究得最多的光催化剂半导体材料为金属氧化物和硫化物，如TiO2，ZnO，CdS，WO3和SnO2等.在半导体水悬

4、浮液中，在能量的作用下，电子与空穴分离并迁移到粒子表面上的不同位置，参与加速氧化还原反应.产生的空穴有很强的夺电子能力，可夺取半导体颗粒表面有机物或溶剂中的电子，使原本不吸收光的物质被激活氧化，活泼的电子和空穴穿过界面，还原和氧化吸附在表面的物［1］质.光催化剂TiO2在溶液中的光催化氧化反应的过程如下：+-+-TiO2+!!"!h+e，h+e"!O+2-·+---h+H2O+O"!HO+H+O2，e+O2"!O2-+O2+H"!HO2，2HO2"!O2+H2O2-·-H2O2+O2"!HO+OH+O2此研究在XPA-!型光化学反应仪中进行，光照

5、后，双氧水产生的小气泡穿过模型化合物层，气泡收稿日期：2005-04-30.基金项目：国家自然科学基金（批准号：20276015）和河北省自然科学基金（批准号：203364）资助.联系人简介：赵地顺（1945年出生），男，教授，博士生导师，从事清洁能源化工的研究.E-maiI：zhaO_dsh@hebust.edu.cnNO.4赵地顺等：FCC汽油模型化合物光催化氧化脱硫的研究693-带着02与模型化合物中极性较大的含硫化合物噻吩进行光催化氧化反应，生成的产物再经过气泡的搅拌进入水层，从而达到脱硫的目的.1.2仪器与试剂GC-FPD气相色谱仪（上

6、海天美科学仪器有限公司）；XPA-!型光化学反应仪（南京胥江机电厂）；WK-2D型微库仑综合分析仪（江苏江分电分析仪器有限公司）；FJ200-S数显高速分散均质机（上海标本模型厂）；300和500W单端中压汞灯（北京电光源研究所）.二甲苯（天津市北方化玻购销中心，分析纯）；噻吩（天津市光复精细化工研究所，分析纯）；体积分数为30%的过氧化氢（北京化工厂，分析纯）；FCC汽油（石家庄炼油厂提供）；二氧化钛（锐钛矿型，试剂纯）.1.3实验方法取一定量的双氧水与模型化合物（硫含量约为814"g/g）加入反应器中，接通冷却水，依次打开总电源、搅拌、开启光

7、源，光催化氧化反应立即开始，光源主波长为365nm，反应分层后取上层溶液待测.用WK-2D微库仑分析仪分析总含硫量；用GC-FPD分析光催化氧化前后含硫化合物的变化，SE30毛细管柱，柱温180C，火焰光度检测器温度230C，汽化温度200C，进样量0.4"L.2结果与讨论2.1双氧水体积分数对脱硫率的影响将双氧水溶液与模型化合物按选定体积比加入反应器中，总体积为120mL，在300W中压汞灯下光照2h，双氧水体积分数对脱硫率的影响见表1.Table1EffectofVolumefractionofH202ondesulfurizationrat

8、eVOiumefractiOnOfH20（2buik）（%）3912151830DesuifurizatiOnrat（e%）29.532