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減少汽車尾氣中硫氧化物的排放,可以減少酸雨的形成,友好環(huán)境。一價銅基吸附劑在燃料油深度脫硫和烯烴/烷烴分離中性能出色,具有良好的工業(yè)生產(chǎn)前景,但其在空氣中易氧化,制備、儲存和使用都需要隔絕空氣,不僅提高了吸附劑成本,還阻礙了實際應用的廣度。
近日,南京工業(yè)大學吸附分離技術研究所孫林兵教授團隊通過調(diào)控吸附劑的微環(huán)境,解決了一價銅在空氣中易氧化的瓶頸問題,使其能在空氣中穩(wěn)定存儲6個月。
通過鍍飾疏水涂層提高一價銅的抗氧化性能
一價銅基吸附劑價格低,其活性位和吸附質(zhì)之間能產(chǎn)生特殊的絡合作用,是一種吸附性能強、具有工業(yè)應用前途的吸附劑。但是其存儲條件比較苛刻,必須隔絕空氣,否則易跟空氣中的氧氣發(fā)生作用變成二氧化銅。研究團隊通過多次實驗深入剖析一價銅氧化機理,嘗試通過阻礙氧氣進攻一價銅位點來防止氧化,但收效甚微。
“后來,我們發(fā)現(xiàn)一價銅基只有在氧氣和水同時存在的條件下,才能在常溫下發(fā)生氧化反應。”孫林兵介紹,他們掌握了一價銅氧化的秘密后,獨辟蹊徑通過調(diào)控一價銅改性Y分子篩的微環(huán)境,將吸附劑的表面性質(zhì)從親水調(diào)變?yōu)槌杷?,阻礙水分子接觸一價銅活性位,實現(xiàn)了在氧氣存在的條件下一價銅基吸附劑的穩(wěn)定。
“我們阻斷了一價銅氧化必備的兩個條件中的一個,也就是說給一價銅基穿上了一層‘防水衣’。”孫林兵形象地解釋道,“普通吸附劑僅在2周內(nèi)就完全喪失吸硫脫硫性能,但加了‘防水衣’的一價銅基吸附劑在空氣中能穩(wěn)定存儲6個月,降低了存儲成本,利于工業(yè)生產(chǎn)。”
此外,一價銅基吸附劑對含水燃料油顯示出優(yōu)異的吸附脫硫性能,經(jīng)過循環(huán)再生后吸附容量不減。“普通的一價銅基吸附劑循環(huán)后吸附容量下降至原來的3%,穿了‘防水衣’的一價銅基吸附劑卻可以循環(huán)使用。”該研究團隊成員李玉霞介紹說,“我們的一價銅基吸附劑不僅能在空氣中穩(wěn)定存儲6個月,而且經(jīng)過循環(huán)再生后吸附劑仍能恢復到原有的吸附容量。”
使用一價銅基進行吸附分離,具有價格低、操作簡便、高效穩(wěn)定等特點。較之使用一價銀等吸附劑進行工業(yè)分離,一價銅基價格低、吸附能力強;而較之催化加氫脫硫分離所需的高溫高壓嚴苛條件,一價銅基吸附分離可以在常溫常壓下進行。“還不會降低汽油中的辛烷值。”孫林兵解釋說,“高辛烷值汽油更能充分燃燒,抗爆性能好,發(fā)動機就可以用更高的壓縮比。”
一價銅基吸附劑在汽油、柴油等燃料中,可吸附芳香類硫化物,阻斷含硫尾氣的排放,從而達到綠色友好的功效。一價銅基吸附劑也能在烯烴/烷烴分離中選擇性吸附烯烴,而不吸附烷烴,為烯烴類產(chǎn)品的生產(chǎn)提供高品質(zhì)的原料。此外,一價銅基吸附劑也能在一氧化碳提純分離中發(fā)揮作用。
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