[發明專利]一種多孔離子液體萃取劑的制備方法及其萃取脫硫應用

有效

• 申請號: 202110356332.3
• 申請日: 2021-04-01
• 公開（公告）號: CN113248533B
• 公開（公告）日: 2022-04-26
• 發明（設計）人: 李宏平;張金瑞;張銘;蔣偉;王超;朱文帥;李華明
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: C07F7/18
• 分類號: C07F7/18;C07C303/32;C07C309/10;C10G21/26;C10G21/22;C10G21/06
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本發明屬于燃料脫硫領域。具體公開了一種多孔離子液體萃取劑的制備方法及其在萃取脫硫上的用途。本發明首先通過模板法、超聲乳化法制備中空介孔硅球，然后在中空硅球表面通過嫁接取代法，離子交換法等構筑含有內冠(有機硅季銨鹽)、外冠(有機酸鹽)的多孔離子液體。本發明與已有的離子液體相比具有介孔結構，可提高萃取效率，且萃取條件溫和，操作簡單。

技術領域

本發明屬于燃油脫硫領域，涉及一種多孔離子液體萃取劑的制備方法及其在萃取脫硫中的用途。

背景技術

清潔能源問題一直是世界關注的焦點，汽油和柴油是汽車工業中的主要燃油，被廣泛應用于車輛、海船等動力領域，因此人們對燃油的需求越來越大。然而燃油中的含硫化合物在燃燒之后形成硫氧化物的SOx是造成空氣污染的主要來源之一，會形成酸雨，導致土壤酸化和植物建筑物的腐蝕，嚴重污染環境。另外，大量的SOx會導致汽車尾氣處理裝置中的萃取劑中毒，從而使汽車尾氣中的一氧化碳、氮氧化物和顆粒物排放量增大，進一步危害生態環境和人類健康。因此，生產超低硫含量的柴油是解決這一問題的首選方法，燃油的深度脫硫研究已經成為世界范圍內亟待解決的重要問題。

目前工業上普遍采用加氫脫硫技術(HDS)，該技術能夠有效脫除柴油中的硫醇和硫醚等含硫化合物，但對于噻吩類硫化物的脫除條件較為苛刻。例如，對于烷基取代的噻吩類硫化物，如二苯并噻吩(DBT)和4,6-二甲基二苯并噻吩(4,6-DMDBT)，加氫脫硫很難將其有效脫除。并且加氫脫硫的條件苛刻，需要高溫高壓、氫氣消耗量大等條件，增加脫硫難度。所以尋找一種可以替代HDS的脫硫工藝顯得尤為迫切。從國內外研究情況來看，已報道的非加氫脫硫方法包括：液相萃取法、直接吸附法、氧化脫硫法及生物脫硫法等。其中液相萃取法具有操作條件溫和、能耗低、選擇性高、處理時間短等優點而備受關注。近年來，離子液體因其不揮發、低熔點、熱容性與穩定性高、溶解力選擇性強等特點已被應用于萃取脫硫。例如，Bosmann等人首次報道了一類咪唑型離子液體用于萃取脫硫，經過萃取之后硫含量從500ppm下降到275ppm。如果將離子液體的萃取功能與多孔硅材料的高比表面積、吸附性等優點結合可能成為解決深度脫硫難題的有效方案。

離子液體用于燃油萃取脫硫取得了較大進展，介孔材料由于其具有高比表面積，如若和離子液體結合，合成多孔離子液體則可以得到一種具有更好萃取脫硫效果的萃取劑。

發明內容

本發明提供了一種新型硅基多孔離子液體萃取劑的制備方法及其用于萃取脫硫的方法。

一種硅基多孔離子液體萃取劑制備方法，步驟如下：

(1)室溫下，稱取三嵌段共聚物、均三甲苯、K₂SO₄，在水溶液中攪拌混合后，再加入四甲氧基硅烷、(3-巰基丙基)三甲氧基硅烷充分攪拌均勻后置于高壓反應釜中，80-120℃下反應一天，室溫冷卻后，將所得的白色固體洗滌、干燥后。在高溫下煅燒得到中空二氧化硅(HS)。

所述三嵌段共聚物F127、均三甲苯、K₂SO₄的用量比例為：1.2-1.5g：0.8-1.0mL：0.8-1.0g；四甲氧基硅烷、(3-巰基丙基)三甲氧基硅烷用量比例為:2.0-2.5g、0.8-1.0g。

(2)有機硅季銨鹽表面改性的中空硅球(OS@HS)的合成：

室溫下，稱取中空二氧化硅，超聲處理后加入有機硅季銨鹽，通過機械攪拌使其混合均勻，在室溫下老化24h-36h收取沉淀，清洗干燥后在80℃-120℃下干燥過夜，得到有機硅季銨鹽表面改性的中空硅球OS@HS。有機硅季銨鹽表面改性的中空硅球(OS@HS)是通過Si-O-Si鍵結合。

所述有機硅季銨鹽為3-(三甲氧基硅烷)丙基十八烷基二甲基季銨鹽，作為內冠陽離子。

所述中空二氧化硅、3-(三甲氧基硅烷)丙基十八烷基二甲基季銨鹽用量比例為：0.8-1.2g：1-4mL。