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随着人们环保意识的增强,各国对燃油中硫含量的要求也越来越严格。分子印迹技术是一种新型的脱硫技术,在不降低燃油辛烷值的情况下,可以有效的脱除燃油中的硫化物。本论文采用了不同的制备方法得到二苯并噻吩(DBT)分子印迹聚合材料,对其结构及脱硫性能进行了系统的考察,并建立了二苯并噻吩分子印迹复合膜萃取-反萃取耦合脱硫装置,所得结果对分子印迹技术应用于燃油深度脱硫有一定借鉴意义。本论文主要研究成果如下所示:
(1)采用沉淀聚合法制备了分子印迹聚合物(MIP),聚合物颗粒呈球状,粒径分布比较均匀,但比表面积较小,MIP的传质速率低,达到吸附平衡需要7h。MIP对DBT在298K时的最大吸附容量为35.53mg/g,为单分子层吸附,该吸附过程符合Langmuir等温吸附模型。采用紫外光谱法考察了DBT与MAA之间的作用力,结果表明,DBT与MAA之间存在静电作用力。
(2)为了解决MIP传质速率低、吸附量较低的问题,以硅胶为基质,经酸活化、硅烷化改性后,通过表面接枝聚合制备了硅胶表面分子印迹聚合物(SiO2-MIP)。SiO2-MIP传质速率较高,吸附平衡时间为150min。SiO2-MIP对DBT为单分子层吸附,在298K的最大吸附容量为41.84mg/g。SiO2-MIP对DBT表现出较好的特异性吸附,短期内可以实现多次循环使用。
(3)为了解决吸附剂与溶液的分离问题,选用聚丙烯中空纤维膜作为基质,经表面修饰后通过表面接枝聚合制备了DBT分子印迹复合膜(MIP-PP膜)。通过考察不同聚合条件制备得到的MIP-PP膜对DBT吸附量的影响来优化聚合过程,发现DBT∶MAA∶EGDMA=1∶4∶10,聚合温度为65℃,甲基丙烯酸为功能单体为较好的聚合条件。MIP-PP膜对DBT有较好的特异性识别能力,在298K时的最大吸附容量为133.32mg/g,为单分子层吸附,符合Langmuir吸附等温线,且吸附过程是可自发进行的放热过程,有较好的再生性能。
(4)将萃取技术和分子印迹复合膜相结合,建立了二苯并噻吩分子印迹复合膜萃取-反萃取耦合脱硫装置。考察了温度及剥离相溶液对萃取脱硫过程的影响,实验结果表明:印迹复合膜萃取脱硫与反萃取的传质机理符合Piletsky的“门模型”机理,提高温度及剥离相溶剂的极性有利于印迹复合膜萃取脱硫。
(1)采用沉淀聚合法制备了分子印迹聚合物(MIP),聚合物颗粒呈球状,粒径分布比较均匀,但比表面积较小,MIP的传质速率低,达到吸附平衡需要7h。MIP对DBT在298K时的最大吸附容量为35.53mg/g,为单分子层吸附,该吸附过程符合Langmuir等温吸附模型。采用紫外光谱法考察了DBT与MAA之间的作用力,结果表明,DBT与MAA之间存在静电作用力。
(2)为了解决MIP传质速率低、吸附量较低的问题,以硅胶为基质,经酸活化、硅烷化改性后,通过表面接枝聚合制备了硅胶表面分子印迹聚合物(SiO2-MIP)。SiO2-MIP传质速率较高,吸附平衡时间为150min。SiO2-MIP对DBT为单分子层吸附,在298K的最大吸附容量为41.84mg/g。SiO2-MIP对DBT表现出较好的特异性吸附,短期内可以实现多次循环使用。
(3)为了解决吸附剂与溶液的分离问题,选用聚丙烯中空纤维膜作为基质,经表面修饰后通过表面接枝聚合制备了DBT分子印迹复合膜(MIP-PP膜)。通过考察不同聚合条件制备得到的MIP-PP膜对DBT吸附量的影响来优化聚合过程,发现DBT∶MAA∶EGDMA=1∶4∶10,聚合温度为65℃,甲基丙烯酸为功能单体为较好的聚合条件。MIP-PP膜对DBT有较好的特异性识别能力,在298K时的最大吸附容量为133.32mg/g,为单分子层吸附,符合Langmuir吸附等温线,且吸附过程是可自发进行的放热过程,有较好的再生性能。
(4)将萃取技术和分子印迹复合膜相结合,建立了二苯并噻吩分子印迹复合膜萃取-反萃取耦合脱硫装置。考察了温度及剥离相溶液对萃取脱硫过程的影响,实验结果表明:印迹复合膜萃取脱硫与反萃取的传质机理符合Piletsky的“门模型”机理,提高温度及剥离相溶剂的极性有利于印迹复合膜萃取脱硫。