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由炼厂生产的直馏汽油、常二线轻柴油、常三线重柴油以及FCC汽油、FCC柴油等馏分油,是车用汽柴油的主要调和组分,其中的含硫化合物燃烧生成的SOx引发了严重的大气污染,因此对馏分油进行深度脱硫生产低硫车用汽柴油具有重要意义。传统的加氢脱硫(HDS)可有效去除馏分油中大部分硫化物,但需要高温高压操作,存在氢耗量大、噻吩等大分子硫化物加氢脱除困难等问题,而吸附、氧化、萃取、烷基化等非加氢脱硫法操作条件缓和、易脱除噻吩等大分子硫化物。其中吸附法通过选择性吸附脱硫,降低硫含量的同时便于液-固分离,吸附剂可再生循环使用。天然生物质是一种资源丰富、廉价环保、含碳量高的吸附剂原料,能制成大表面积、孔隙率高、多含氧官能团的生物炭吸附剂,并广泛用于污染物的吸附脱除。本文对制备的各种生物质炭进行结构表征评价,筛选出性能优异的木质素炭吸附剂,对木质素炭用于含硫模拟油和馏分油的吸附脱硫进行了研究。实验以木屑、玉米秆、松叶、老人葵叶、紫茎泽兰、纸箱、甘蔗、椰壳、油枯、木质素等12种废弃生物质为原料,使用KOH、ZnCl2和H3PO4三种化学活化剂,采取高温成炭法制备了一系列生物炭,用于DBT模拟油和真实柴油脱硫实验。实验结果表明:KOH的活化温度最高,成炭后吸附效果最好,但炭收率最低;首次发现了生物质中木质素含量越高,炭收率越高,脱硫效果越好;纯木质素成炭的脱硫效果优于上述的生物质炭,而且木质素灰分更少、碳占比更大。进而分离生物质中的纤维素和木质素两种成分,通过结构和热重分析得出木质素的分解温度高于纤维素,且热稳定性更强。因此,后续实验将木质素作为炭源。本文首次使用邻苯二甲酸氢钾(KHP)作为化学活化剂,对木质素进行活化制炭,并将其应用于馏分油脱硫实验研究。采用傅里叶红外光谱(FT-IR)和Boehm滴定,定性和定量分析了炭表面的含氧极性基团的变化;用扫描电镜(SEM)/透射电镜(TEM)和孔结构测定仪(BET-NLDFT),从宏观和微观两方面分析了炭内部的孔状结构性质;用热重法(TG/DTG)分析了木质素裂解成炭的全过程。实验结果表明:KHP加入质量是木质素的2倍时(即LC-2),在800℃下活化1h,其炭表面酸值和羰基数量最多,分别为1.07mmol/g和0.83mmol/g,比表面积最大912m2/g,总孔体积0.365cm3/g,微孔(<2nm)占比60.3%,其次为LC-3和LC-1。将得到的3种木质素炭对DBT模拟油进行一系列的吸附实验,重点对浸渍比、活化温度、浸渍时间等制备条件,吸附时间、炭油比和模拟油初始硫含量等吸附脱硫条件进行优选,并作用于真实馏分油,对比了复杂环境中吸附脱硫的选择性和适应性,依据Langmuir和Freundlich两种模型绘制了等温吸附曲线,分析了吸附脱硫原理。实验结果表明:将浸渍比为2:1的木质素/活化剂混合物浸渍12h,置于800℃的温度下煅烧活化1h,冷却干燥后即得到木质素活性炭吸附剂。取0.1g吸附剂加入到10mL初始硫含量为500μg·S/g的DBT模拟油中,在30℃下吸附4h,脱硫率高达98.8%,测得饱和吸附硫容41.7mg·S/g。对复杂硫环境的馏分油脱除适应性不及模拟油,但对富含DBT的常二线馏分油脱除效果好于直馏汽油和FCC汽油,其中对DBT吸附选择性强于T和BT。吸附过程经拟合与Langmuir等温吸附方程更为契合,说明此吸附过程偏向于单分子层吸附,大比表面积和高极性基团能提供更多吸附位点和更强吸附力,吸附效果越好。