本發(fā)明涉及新型燃油高效吸附脫硫劑的制備和應(yīng)用領(lǐng)域，具體為涉及一種化學(xué)活化炭化制備的富含微孔、表面酸性功能團(tuán)的竹源多孔生物質(zhì)炭高效燃油吸附脫硫劑。

背景技術(shù)：

吸附脫硫技術(shù)是一種環(huán)境友好的生產(chǎn)超低硫燃料油的非加氫脫硫工藝，具有操作條件溫和，生產(chǎn)設(shè)備簡(jiǎn)單、成本低、對(duì)噻吩類硫化物去除效率高等優(yōu)點(diǎn)，因此，吸附脫硫在綠色燃料油的生產(chǎn)中有重要的應(yīng)用前景。

碳基材料由于其可調(diào)的織構(gòu)性質(zhì)和表面化學(xué)性質(zhì)，近年來(lái)被廣泛用于燃油吸附脫硫。

傳統(tǒng)活性炭和新型炭材料由于原材料來(lái)源或制備方法存在問題，在吸附脫硫中的應(yīng)用一定程度上受到限制，例如，煤焦油和石油焦瀝青基活性炭來(lái)自化石資源，是不可再生資源；雖然木質(zhì)活性炭來(lái)源于可再生資源，大量使用木材導(dǎo)致森林減退，不利于環(huán)境保護(hù)；此外，新型碳材料的制備過(guò)程復(fù)雜，耗時(shí)，成本高。

竹類植物是一種可再生的生物質(zhì)，具有生長(zhǎng)快、產(chǎn)量高、種植廣泛的特點(diǎn)，中國(guó)竹類植物資源豐富。同時(shí)，隨著竹制品行業(yè)的快速發(fā)展，產(chǎn)生了大量的竹材加工殘留物廢料。用竹材加工廢料作為原料，通過(guò)化學(xué)活化制備的生物質(zhì)炭與物理活化制得的木質(zhì)、煤質(zhì)或石油基商品活性炭相比有較強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)，如原料來(lái)源方便，工藝簡(jiǎn)單，條件溫和，成本低，表面織構(gòu)、孔結(jié)構(gòu)性質(zhì)可控和表面酸性含氧基團(tuán)豐富。

通過(guò)傳統(tǒng)加氫脫硫工藝難于去掉的苯并噻吩類硫化物中最大的4, 6-二甲基二苯并噻吩分子尺寸只有0.63nm，且吸附劑表面富含酸性基團(tuán)有利于通過(guò)酸-堿相互作用提高堿性噻吩類硫化物吸附脫硫性能，因此，制備富含微孔、表面酸性功能團(tuán)的竹源生物炭有利于燃料油的高效吸附脫硫生產(chǎn)超低硫清潔油品。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種竹源富含微孔及表面酸性功能團(tuán)的生物質(zhì)炭高效燃油吸附脫硫劑。

本發(fā)明所述高效燃油吸附脫硫劑為微孔、表面酸性功能團(tuán)豐富的竹源生物炭，通過(guò)化學(xué)活化炭化制備，制備方法包括以下步驟：稱取6~12g 20-40目竹粉放入燒杯中，稱取生物質(zhì)炭量的20%~100%的化學(xué)活化劑用一定量去離子水溶解呈澄清液，然后將所述溶液加入上述裝有竹粉的燒杯中，將生物質(zhì)材料攪拌均勻，在常溫下浸漬12-24h，再放入40-80°C的真空烘箱中烘6-12h，取出后放入石英玻璃管中，在管式爐中氮?dú)夥障?00~700°C處理2-4h，自然降溫至室溫，取出后用去離子水洗、酸洗、水洗至濾液呈中性，將所得材料放入110^oC烘箱中干燥8-12h。收集樣品、稱重。采用氮?dú)馕?脫附法分析材料織構(gòu)、孔結(jié)構(gòu)參數(shù)，采用 Boehm滴定法測(cè)定材料表面的含氧基團(tuán)。

吸附脫硫性能測(cè)試包括以下步驟：稱取0.5g竹炭材料放入100ml圓底燒瓶中，加入50ml用二苯并噻吩和正辛烷配制的硫含量為100ppm模型燃油，再在25°C下的恒溫水浴鍋中常壓攪拌12h；然后過(guò)濾，取濾液進(jìn)行殘余硫濃度分析，用UV紫外可見光譜來(lái)測(cè)定模型燃油中的硫濃度，并根據(jù)公式（1）計(jì)算出竹炭材料對(duì)模型燃油的吸附脫硫率。

脫硫率（%）=(C₀ - C₁)/ C₀ （1）

其中C₀指模型燃油中硫的初始濃度, C₁指飽和吸附時(shí)模型燃油中殘余硫的濃度。

所述竹粉為竹材加工廢料制得。

所述化學(xué)活化劑為氯化鋅、磷酸或氫氧化鉀。

所述酸洗用酸為鹽酸。

本發(fā)明所述制備方法簡(jiǎn)單、易操作、無(wú)生理毒性，安全性高、節(jié)能綠色、竹源生物質(zhì)來(lái)源廣和生物質(zhì)炭產(chǎn)率高等優(yōu)點(diǎn)，適合規(guī)?；I(yè)生產(chǎn)竹源生物質(zhì)炭。制備的生物質(zhì)炭比表面積大，特別是微孔比例高，表面酸性基團(tuán)含量高，適合作為高效燃油吸附脫硫劑。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明制備的竹源多孔生物質(zhì)炭高效燃油吸附脫硫劑的代表性SEM圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說(shuō)明。

實(shí)施例1：稱取6g竹粉放入燒杯中，稱取竹粉量的20%的ZnCl₂用去離子水溶解，并加入幾滴濃鹽酸使溶液呈澄清液，然后將溶液放入裝有竹粉的燒杯中，將竹粉攪拌均勻，在常溫下浸漬12h，再放入40^oC的真空烘箱中烘12h，取出后加入石英玻璃管中，在管式爐中氮?dú)夥障略?00^oC燒制2 h，自然降溫至室溫，取出材料用去離子水洗、酸洗、水洗至濾液呈中性，將所得的材料放入110 ^oC烘箱中干燥8h。收集樣品、稱重。材料記為BC-20Z-700，孔結(jié)構(gòu)參數(shù)，表面總酸量和吸附脫硫率見表1。

實(shí)施例2：稱取8g竹粉放入燒杯中，稱取竹粉量的50%的ZnCl₂用去離子水溶解，并加入幾滴濃鹽酸使溶液呈澄清液，然后將溶液加入裝有竹粉的燒杯中，將竹粉攪拌均勻，在常溫下浸漬18h，再放入60^oC的真空烘箱中烘8h，取出后放入石英玻璃管中，在管式爐中氮?dú)夥障略?00^oC燒制3 h，自然降溫至室溫，取出材料用去離子水洗、酸洗、水洗至濾液呈中性，將所得的材料放入110 ^oC烘箱中干燥10h。收集樣品、稱重。材料記為BC-50Z-500，孔結(jié)構(gòu)參數(shù)，表面總酸量和吸附脫硫率見表1。

實(shí)施例3：稱取12g竹粉放入燒杯中，稱取竹粉量的100%的ZnCl₂用去離子水溶解，并加入幾滴濃鹽酸使溶液呈澄清液，然后將溶液加入裝有竹粉的燒杯中，將竹粉攪拌均勻，在常溫下浸漬24h，再放入80^oC的真空烘箱中烘6h，取出后放入石英玻璃管中，在管式爐中氮?dú)夥障略?00^oC燒制4 h，自然降溫至室溫，取出材料用去離子水洗、酸洗、水洗至濾液呈中性，將所得的材料放入110 ^oC烘箱中干燥12h。收集樣品、稱重。材料記為BC-100Z-400，孔結(jié)構(gòu)參數(shù)，表面總酸量和吸附脫硫率見表1。

實(shí)施例4：稱取10g竹粉放入燒杯中，稱取竹粉量的30%的磷酸溶于去離子水，然后將溶液加入裝有竹粉的燒杯中，將竹粉攪拌均勻，在常溫下浸漬20h，再放入50^oC的真空烘箱中烘10h，取出后放入石英玻璃管中，在管式爐中氮?dú)夥障略?00^oC燒制3 h，自然降溫至室溫，取出材料用去離子水洗、酸洗、水洗至濾液呈中性，將所得的材料放入110 ^oC烘箱中干燥10h。收集樣品、稱重。材料記為BC-30P-600，孔結(jié)構(gòu)參數(shù)，表面總酸量和吸附脫硫率見表1。

實(shí)施例5：稱取9g竹粉放入燒杯中，稱取竹粉量的60%的磷酸溶于去離子水，然后將溶液加入裝有竹粉的燒杯中，將竹粉攪拌均勻，在常溫下浸漬16h，再放入70^oC的真空烘箱中烘10h，取出后放入石英玻璃管中，在管式爐中氮?dú)夥障略?00^oC燒制4 h，自然降溫至室溫，取出材料用去離子水洗、酸洗、水洗至濾液呈中性，將所得的材料放入110 ^oC烘箱中干燥9h。收集樣品、稱重。材料記為BC-60P-500，孔結(jié)構(gòu)參數(shù)，表面總酸量和吸附脫硫率見表1。

實(shí)施例6：稱取12g竹粉放入燒杯中，稱取竹粉量的80%的磷酸溶于去離子水，然后將溶液加入裝有竹粉的燒杯中，將竹粉攪拌均勻，在常溫下浸漬18h，再放入60^oC的真空烘箱中烘10h，取出后放入石英玻璃管中，在管式爐中氮?dú)夥障略?00^oC燒制2 h，自然降溫至室溫，取出材料用去離子水洗、酸洗、水洗至濾液呈中性，將所得的材料放入110 ^oC烘箱中干燥12h。收集樣品、稱重。材料記為BC-80P-700，孔結(jié)構(gòu)參數(shù)，表面總酸量和吸附脫硫率見表1。

實(shí)施例7：稱取8g竹粉放入燒杯中，稱取竹粉量的40%的氫氧化鉀溶于去離子水，然后將溶液加入裝有竹粉的燒杯中，將竹粉攪拌均勻，在常溫下浸漬12h，再放入50^oC的真空烘箱中烘12h，取出后放入石英玻璃管中，在管式爐中氮?dú)夥障略?00^oC燒制4 h，自然降溫至室溫，取出材料用去離子水洗、酸洗、水洗至濾液呈中性，將所得的材料放入110 ^oC烘箱中干燥9h。收集樣品、稱重。材料記為BC-40K-400，孔結(jié)構(gòu)參數(shù)，表面總酸量和吸附脫硫率見表1。

實(shí)施例8：稱取11g竹粉放入燒杯中，稱取竹粉量的70%的氫氧化鉀溶于去離子水，然后將溶液加入裝有竹粉的燒杯中，將竹粉攪拌均勻，在常溫下浸漬14h，再放入70^oC的真空烘箱中烘9h，取出后放入石英玻璃管中，在管式爐中氮?dú)夥障略?00^oC燒制3 h，自然降溫至室溫，取出材料用去離子水洗、酸洗、水洗至濾液呈中性，將所得的材料放入110 ^oC烘箱中干燥10h。收集樣品、稱重。材料記為BC-70K-600，孔結(jié)構(gòu)參數(shù)，表面總酸量和吸附脫硫率見表1。

實(shí)施例9：稱取7g竹粉放入燒杯中，稱取竹粉量的90%的氫氧化鉀溶于去離子水，然后將溶液加入裝有竹粉的燒杯中，將竹粉攪拌均勻，在常溫下浸漬18h，再放入60^oC的真空烘箱中烘9 h，取出后放入石英玻璃管中，在管式爐中氮?dú)夥障略?00^oC燒制2 h，自然降溫至室溫，取出材料用去離子水洗、酸洗、水洗至濾液呈中性，將所得的材料放入110 ^oC烘箱中干燥8h。收集樣品、稱重。材料記為BC-90K-700，孔結(jié)構(gòu)參數(shù)，表面總酸量和脫硫率見表1。

表1