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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(jià)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(chǔ)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(shí)際應(yīng)用的廣度。近日，南京工業(yè)大學(xué)吸附分離技術(shù)研究所孫林兵教授團(tuán)隊(duì)通過調(diào)控吸附劑的微環(huán)境，解決了一價(jià)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(chǔ)6個(gè)月。
通過鍍飾疏水涂層提高一價(jià)銅的抗氧化性能
一價(jià)銅基吸附劑價(jià)格低，其活性位和吸附質(zhì)之間能產(chǎn)生特殊的絡(luò)合作用，是一種吸附性能強(qiáng)、具有工業(yè)應(yīng)用前途的吸附劑。但是其存儲(chǔ)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(tuán)隊(duì)通過多次實(shí)驗(yàn)深入剖析一價(jià)銅氧化機(jī)理，嘗試通過阻礙氧氣進(jìn)攻一價(jià)銅位點(diǎn)來防止氧化，但收效甚微。
“后來，我們發(fā)現(xiàn)一價(jià)銅基只有在氧氣和水同時(shí)存在的條件下，才能在常溫下發(fā)生氧化反應(yīng)。”孫林兵介紹，他們掌握了一價(jià)銅氧化的秘密后，獨(dú)辟蹊徑通過調(diào)控一價(jià)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(jià)銅活性位，實(shí)現(xiàn)了在氧氣存在的條件下一價(jià)銅基吸附劑的穩(wěn)定。
“我們阻斷了一價(jià)銅氧化必備的兩個(gè)條件中的一個(gè)，也就是說給一價(jià)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(jià)銅基吸附劑在空氣中能穩(wěn)定存儲(chǔ)6個(gè)月，降低了存儲(chǔ)成本，利于工業(yè)生產(chǎn)。”
此外，一價(jià)銅基吸附劑對(duì)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(jià)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(jià)銅基吸附劑卻可以循環(huán)使用。”該研究團(tuán)隊(duì)成員李玉霞介紹說，“我們的一價(jià)銅基吸附劑不僅能在空氣中穩(wěn)定存儲(chǔ)6個(gè)月，而且經(jīng)過循環(huán)再生后吸附劑仍能恢復(fù)到原有的吸附容量。”
使用一價(jià)銅基進(jìn)行吸附分離，具有價(jià)格低、操作簡(jiǎn)便、高效穩(wěn)定等特點(diǎn)。較之使用一價(jià)銀等吸附劑進(jìn)行工業(yè)分離，一價(jià)銅基價(jià)格低、吸附能力強(qiáng)；而較之催化加氫脫硫分離所需的高溫高壓嚴(yán)苛條件，一價(jià)銅基吸附分離可以在常溫常壓下進(jìn)行。“還不會(huì)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(dòng)機(jī)就可以用更高的壓縮比。”
一價(jià)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(dá)到綠色友好的功效。一價(jià)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(jià)銅基吸附劑也能在一氧化碳提純分離中發(fā)揮作用。
