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金属有机骨架材料(MOFs)由于具有超高的比表面积、独特的孔道结构、可调控的孔尺寸而被广泛应用于含硫化合物的选择性吸附脱除。本文通过对几种典型的具有不同金属和有机配体的MOFs材料进行筛选,优化合成工艺条件并进行改性,调控得到脱硫性能优异的Ag(0.10)/Cu-BTC/90%E吸附材料。在此基础上,对其吸附性能及机理进行研究,以期为该MOF材料应用于低碳烃中有机硫化物的选择性吸附脱除提供理论依据。 论文首先通过对硫化物吸附性能评价筛选了吸附硫容最高的Cu-BTC材料,优化Cu-BTC合成工艺条件,并对合成样品进行多技术表征分析。结果表明,在原料配比为:n(H3BTC)∶n(Cu(NO3)23H2O)∶n(DMF)∶n(EtOH)∶n(H2O)=1∶1.7∶3.76∶7.13∶14.44、晶化温度为85℃、晶化时间为24h、活化温度为160℃的优化工艺条件下,合成的Cu-BTC晶体呈正八面体,BET比表面积为1595m2/g,微孔体积为0.73cm3/g。随后论文分别采用硫代硫酸钠、对苯二酚、葡萄糖和EtOH/Ag体系对合成Cu-BTC进行还原改性,四种改性Cu-BTC的吸附硫容均较改性前有明显提升。结果表明,采用EtOH/Ag体系改性后的Ag(0.10)/Cu-BTC/90%E吸附硫容最高。293K的吸附温度条件下,Ag(0.10)/Cu-BTC/90%E对二甲基二硫醚、丙硫醇和乙硫醚的吸附硫容分别达到146.39mg-S/g、142.29mg-S/g和71.83mg-S/g,较改性前Cu-BTC分别提高了59%、105%和134%。硫容的提高归因于改性过程中Cu-BTC结构中的Cu(Ⅱ)被部分还原为Cu(Ⅰ)。 在此基础上,论文研究了二甲基二硫醚、乙硫醚、丙硫醇在Ag(0.10)/Cu-BTC/90%E上的吸附平衡行为、动力学特性和动态吸附性能。结果表明,Freundlich吸附模型能够较好的描述三种有机硫化物在Ag(0.10)/Cu-BTC/90%E上的吸附等温线,且二甲基二硫醚和乙硫醚在Ag(0.10)/Cu-BTC/90%E上的吸附符合物理吸附特征。丙硫醇在Ag(0.10)/Cu-BTC/90%E上的吸附符合化学吸附特征。278-308K范围内,二甲基二硫醚、乙硫醚和丙硫醇在Ag(0.10)/Cu-BTC/90%E上的液相吸附表观扩散系数依次为(1.21-2.84)×10-13cm2/s、(1.70-2.98)×10-13cm2/s和(1.49-2.77)×10-13cm2/s。293K下,二甲基二硫醚和乙硫醚在Ag(0.10)/Cu-BTC/90%E上的动态饱和吸附量分别为304.86mg-S/g和136.86mg-S/g,比改性前Cu-BTC分别提高了68%和114%。丙硫醇在Ag(0.10)/Cu-BTC/90%E上的动态饱和吸附量大于300.00mg-S/g,比改性前Cu-BTC提高了90%以上。吸/脱附循环实验结果表明,Ag(0.10)/Cu-BTC/90%E在重复使用过程中硫容有所下降,重复使用四次后二甲基二硫醚和乙硫醚的硫容基本稳定在120mg-S/g和63mg-S/g,较改性前Cu-BTC分别高出33%和98%。 论文最后通过多技术表征并结合模拟计算的方法对改性Ag(0.10)/Cu-BTC/90%E吸附不同硫化物的机理进行研究。结果表明,Ag(0.10)/Cu-BTC/90%E吸附三种硫化物时遵从不同的机理,与结构中仅含Cu(Ⅱ)的改性前Cu-BTC相比,改性后Cu-BTC结构中由于Cu(Ⅰ)的存在,与丙硫醇和二甲基二硫醚分子间具有更强的相互作用,因而具有更高的吸附硫容。