范俊刚 王源 吴雪 修东辉 王强强

摘要：本文制备稻壳基活性炭，应用于含苯并噻吩模拟汽油吸附脱硫。考察KOH碱液预处理浓度影响，表明30%质量浓度的KOH溶液吸附脱硫效果最佳；考察活化时间影响，显示1.5 h活化时间最优；考察吸附温度影响，得到30℃下吸附脱硫性能最好，对苯并噻吩的吸附容量为2.39 mg/g。

关键词：稻壳活性炭；苯并噻吩；吸附；脱硫

含硫汽油燃烧导致大气污染问题日益严重，其危害主要为燃烧产生的SOx会污染大气，产生酸雨严重破坏生态系统和土壤，此外含硫油品会导致输送管线、泵和炼油设备的腐蚀，毒化汽车尾气转化器等，燃油脱硫研究已成为治理环境污染问题的重要内容[1]。

燃油中含硫化合物主要包括：硫化氢、硫醇、硫醚、二硫化物和噻吩类衍生物等，常用汽、柴油中的硫化物主要为是噻吩硫及其衍生物，脱除噻吩类硫化物是油品脱硫的关键。传统加氢脱硫技术难以深度脱除油品中噻吩类硫化物；非加氢脱硫技术中的吸附脱硫技术可以选择性深度脱除燃油中噻吩類硫化物，所应用的吸附剂主要有分子筛、氧化铝、硅胶、活性炭等。利用果壳、稻壳等植物基制备活性炭，可应用于燃油清洁脱硫[2]。

1 实验部分

1.1 试剂

稻壳（辽宁盘锦），氢氧化钾（天津市永大化学试剂有限公司），苯并噻吩（BT）、正庚烷、盐酸（国药集团化学试剂有限公司），以上试剂均为分析纯。

1.2 稻壳活性炭制备

利用去离子水洗涤稻壳原料，干燥后将其置于真空管式炉，在N2气氛下500 ℃左右炭化约4小时，将炭化稻壳浸于一定质量浓度KOH溶液中去除灰分后，置于真空干燥箱12小时，利用真空管式炉在N2保护下约750 ℃活化1.5小时，产物利用盐酸和去离子水洗涤至中性，干燥后得到稻壳基活性炭吸附剂。

1.3 吸附剂脱硫性能评价

将苯并噻吩溶于正庚烷中，配制含硫量200μg/g的模拟油。按一定吸附剂：模拟油混合质量比进行静态吸附实验，采用安捷伦7890A气相色谱测定溶液中含硫量，利用以下公式计算吸附硫容：

（1）

式中：qe为平衡吸附硫容，mg/g；c0及ce分别为模拟油初始及平衡硫浓度，mg/g；ma、mb分别为模拟油及吸附剂质量，g。

2 结果与讨论

2.1 KOH质量浓度影响

利用不同质量浓度的KOH溶液浸泡炭化稻壳，经高温活化制得稻壳活性炭，对含苯并噻吩模拟油进行静态吸附，从图1可看出：随KOH溶液质量浓度提升，稻壳活性炭对苯并噻吩的平衡吸附硫容随之升高，这是因为KOH去灰过程导致炭化稻壳孔道数量增加，增加了制得活性炭的总比表面积，增强吸附脱硫性能；KOH质量浓度继续升高，稻壳活性炭的平衡吸附硫容迅速降低，这是因为KOH溶液质量浓度过高，过度刻蚀稻壳炭化结构，使稻壳活性炭的平均孔径增大，总比表面积变小，吸附脱硫性能减弱。30%质量浓度KOH溶液处理制得稻壳活性炭吸附脱硫性能最佳。

2.2 活化时间影响

用30%质量浓度的KOH溶液浸泡处理的炭化稻壳，在真空管式炉750℃下焙烧活化0.5-2.5h，制得稻壳活性炭对含苯并噻吩模拟油进行静态吸附，由图2可知：稻壳活性炭对模拟油中苯并噻吩的吸附性能，在1.5h处达到最高，活化时间过低或者过长都不利于生成稻壳活性炭最佳吸附表面。

2.3吸附温度影响

由图3可知，在一定的吸附温度范围内，随着温度的提高，稻壳活性炭吸附苯并噻吩的平衡吸附硫容逐渐上升，在30℃达到最高值2.39mg/g，随后呈下降趋势。因为常温下稻壳活性炭吸附苯并噻吩主要为物理吸附过程，温度过高不利于其吸附脱硫性能。

3 结论

（1）利用稻壳材料经炭化、碱洗及焙烧活化，制得稻壳基活性炭，可应用于含苯并噻吩的模拟油吸附脱硫过程，其平衡吸附硫容达2.39 mg/g；

（2）最佳碱液质量浓度、焙烧活化时间分别为30%、1.5小时，吸附脱硫过程主要为物理吸附，30 ℃为最优吸附温度。

参考文献：

[1]杨浩，王建红，程凯鹏，等.燃油脱硫技术研究进展[J].化学研究，2013（6）：639-642.

[2]石亚华.石油加工过程中的脱硫[M].北京：中国石化出版社，2009.

作者简介：范俊刚（1976-）男，吉林省珲春市人，副教授，从事化工分离技术研究。