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• 车用燃料中的硫化物燃烧会生成SO_x，形成酸雨导致大气污染，危害人类健康和生态环境。2017年1月1日中国全面实施了国Ⅴ车用汽柴油质量硫含量标准，规定硫含量≤10 μg/g。目前，工业上车用燃料脱硫主要采用加氢脱硫技术，但该技术存在装置投资高、反应条件苛刻、氢气消耗量大、能耗高等缺点^[1]，迫使人们寻找经济、高效的非加氢脱硫技术。非加氢脱硫技术包括吸附脱硫^[2]、氧化脱硫^[3]、萃取脱硫^[4]、烷基化脱硫^[5]以及耦合脱硫^[6]等脱硫技术，其中，吸附脱硫具有操作条件温和、投资成本低、脱硫率高、吸附剂可再生性等优点，已成为研究的热点方向^[7]。

  已见报道的脱硫吸附剂主要有活性炭^[8]、金属氧化物^[9]、分子筛^[10]、金属有机骨架(MOFs)^[11]等，其中，活性炭(AC)因具有比表面积高、孔隙结构发达、化学稳定性好、表面官能团丰富和价廉易得等优点，已成为最具有希望工业化的油品吸附脱硫剂。传统活性炭的制备过程，一般利用NaOH、H₃PO₄、ZnCl₂等活化剂水溶液对生物质原料进行浸泡，并在700-800 ℃的高温条件下进行炭化、活化制得多孔型的活性炭，此过程一般包括生物质原料的预处理、浸渍、焙烧、洗涤、干燥等操作，该过程能耗高、废水排量大^[12]。为了提高脱硫选择性，一般利用氧化改性提高活性炭的表面酸度或金属负载改性增强活性炭表面的活性吸附位点，其中，后者需要对活性炭进行预处理、浸渍、过滤、洗涤、干燥和焙烧操作，改性过程分步进行、操作复杂^[13]。与此同时，传统的液-固吸附脱硫还存在传质阻力大、吸附平衡时间长和油品损失大等缺点^{[14, 15]}。

  基于活性炭制备过程和液-固吸附脱硫过程中存在的问题，本研究提出以木屑为原料，采用400 ℃低温炭化及改性一步法制备活性炭吸附剂，以消除活性炭制备及改性过程工艺复杂、能耗高、废水排放大等缺点；鉴于车用燃料所用的调和组分，在炼油生产装置侧线抽出时为高温气体，本实验首次研究了模拟油在活性炭基吸附剂上的气-固吸附脱硫，对比考察了液-固吸附和气-固吸附两种脱硫方式对二苯并噻吩(DBT)脱硫的影响，并采用SEM及N₂吸附脱附曲线对脱硫前后的吸附剂进行分析，说明气-固吸附脱硫过程中吸附剂物理特性的变化。为活性炭的制备和吸附脱硫方式提供了新的思路。

  1.   实验部分

  1.1   实验原料

  木屑原料，四川省新都区家具厂；二苯并噻吩(DBT, >99.9%)，邵远化学科技(上海)有限公司；正辛烷、HNO₃(68%)、Ni(NO₃)₂·6H₂O均为分析纯，成都科龙化工试剂厂；200.0 μg/g DBT模拟油由DBT溶于正辛烷溶液中制得。

  1.2   催化剂的制备和评价

  1.2.1   木屑的预处理

  取一定量的木屑，依次采用蒸馏水洗涤、100 ℃干燥12 h、机械粉碎和筛分等步骤处理，得到40目的木屑备用。

  1.2.2   木屑活性炭的制备

  取一定预处理过的木屑，按照浸渍液(由一定浓度的硝酸和硝酸镍的水溶液组成)和木屑质量比为1：1的比例，浸渍处理一定时间，后采用一步法(炭化及改性)在400 ℃马弗炉的N₂氛围下处理一段时间，制备得到负载氧化镍的活性炭基吸附脱硫剂，记为NiO/AC；将预处理的木屑在相同的制备焙烧温度和时间条件下，将不经浸渍直接炭化、活化制得的活性炭记为SAC；将经高温气-固吸附脱硫后的活性炭基吸附剂记为ANiO/AC。

  1.2.3   液-固吸附脱硫

  准确称取一定质量的活性炭，加入盛有10 mL模拟油的锥形瓶中，并将锥形瓶置于常温恒温磁力搅拌器中，进行液-固吸附脱硫实验，吸附规定的时间后，通过过滤分离液-固两相，测定分离后的模拟油的硫含量。

  吸附脱硫效率η可表示为：

  $\eta {\rm{ = }}\frac{{{C_0} - {C_t}}}{{{C_0}}} \times 100\% $

  (1)

  式中，η表示脱硫率(%)，C₀表示原始油品的硫含量(μg/g)，C_t表示反应时间为t时油品剩余的硫含量(μg/g)。

  吸附硫容量q₁可表示为：

  ${q_1} = \frac{{\left( {{C_0} - {C_{\rm{t}}}} \right) \times {m_1}}}{{{m_2}}} \times {10^{ - 3}}$

  (2)

  式中，q₁表示静态液-固吸附硫容量(mgS/g)，m₁表示模拟油的质量(g)，m₂表示活性炭基脱硫剂的质量(g)。

  1.2.4   气-固吸附脱硫

  称取2 g活性炭装入固定床吸附器并设定一定的温度，用计量泵将DBT模拟油泵入加热器内汽化，汽化后的模拟油进入固定床吸附器进行高温气-固吸附脱硫，吸附脱硫后的气态模拟油用冷阱冷却为液相，每隔一段时间收集液相产品，测定该产品的硫含量并绘制脱硫曲线，高温气-固吸附脱硫过程中的饱和吸附硫容量q₂可表示为：

  ${q_2} = \frac{{{Q_{{\rm{fuel}}}} \times {{10}^{ - 3}} \times {C_0}}}{{{m_{{\rm{adsorbent}}}}}}\int {_0^{{t_{{\rm{end}}}}}\left( {1 - \frac{{{C_t}}}{{{C_0}}}} \right){\rm{d}}t} $

  (3)

  式中，q₂表示气-固饱和吸附硫容量(mgS/g)，Q_fuel表示油品的质量流量g/min，C₀表示原料油品的硫含量(μg/g)，C_t表示反应时间为t时油品的硫含量(μg/g)，m_adsorbent表示吸附剂的质量(g)，t_end表示吸附达到平衡的时间(min)。

  1.3   分析方法

  利用WKL-3000型硫-氯分析仪测定脱硫前后模拟油的硫含量，采用XRD分析制备的吸附剂的晶形、物相，采用Boehm滴定法^[16]定性和定量分析吸附剂的表面含氧官能团，利用SEM对高温气-固吸附脱硫前后吸附剂表面形貌进行表征，采用N₂吸附-脱附在77 K下测比表面积和孔径分布(BET-NLDFT)。

  2.   结果与讨论

  2.1   活性炭吸附剂的表征分析

  2.1.1   XRD分析

  对SAC、NiO/AC样品进行了XRD表征分析，其结果见图 1。

  图 1

  

  图 1.  SAC和NiO/AC的XRD谱图

  Figure 1.  XRD spectra of SAC and NiO/AC

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  由图 1可知，在制备温度为400℃的条件下，SAC活性炭样品在26.60°及44.67°位置具有石墨及炭结构。对于NiO/AC在37.24°、43.29°、62.84°和75.41°位置具有NiO的结构，这是由于Ni(NO₃)₂·6H₂O在400 ℃的条件下可完全分解为NiO颗粒，并合理分散到活性炭吸附剂的表面上，形成新的活性吸附位点，并且相同的26.60°位置具有石墨及炭结构，这说明此过程不会破坏活性炭的石墨及炭结构。有文献报道^[17]，金属活性位点可与硫化物形成π-络合吸附作用或S-M化学键，以提高吸附脱硫效果。

  2.1.2   Boehm分析

  对SAC、NiO/AC(浸渍液中加入硝酸质量分率不同的样品)进行了Boehm滴定法分析，结果见表 1。由表 1可知，三种样品均存在羧基、内酯基、羟基(特指酚羟茎)官能团；随着硝酸质量分率的增加，C=O含量增量最大，NiO/AC(40%)样品的C=O含量为0.7508 mmol/g，总的表面酸度可达1.5871 mmol/g。活性炭基吸附剂的表面的含氧官能团，尤其是C=O酸性含氧官能团，其浓度越高越有利于通过电子对的供-吸作用力脱除噻吩类硫化物^[18]。

  表 1

  

  表 1  波尔滴定法测定不同活性炭样品的表面含氧官能团

  Table 1.  Boehm titration oxygen-containing functional groups on the surface among different activated carbon samples

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  Sample	Surface acidic functional group w/(mmol·g-1)
  	carboxyl	lactone	phenolic hydroxyl	total
  SAC	0.2902	0.2009	0.2324	0.7435
  NiO/AC(0)	0.3413	0.2310	0.2517	0.8240
  NiO/AC(10%)	0.4905	0.3009	0.3908	1.1822
  NiO/AC(20%)	0.5712	0.3316	0.4349	1.3377
  NiO/AC(30%)	0.6814	0.3508	0.4422	1.4744
  NiO/AC(40%)	0.7508	0.3735	0.4628	1.5871
  remarks: the data in brackets after NiO/AC in column samples represent the mass fraction of nitric acid in the impregnating solution

  2.2   吸附剂制备过程中的条件优选

  以木屑为原料，通过低温炭化、活化及改性一步法，在硝酸和木屑质量比为1：1、浸渍液中硝酸的质量分率W₁、NiO负载量W₂、浸渍时间t₁、焙烧温度为t₁、焙烧时间t₂等制备条件下制备活性炭吸附剂；并在0.2 g吸附剂/10 mL模拟油、吸附温度为40 ℃和吸附时间为t₃=5 h的液-固吸附条件下，考察制备因素对吸附剂脱硫性能的影响。

  2.2.1   活性炭基吸附剂焙烧温度的确定

  Ni(NO₃)₂·6H₂O在56 ℃下分解形成Ni(NO₃)₂·3H₂O，95 ℃转化为Ni(NO₃)₂，110 ℃时分解形成碱式盐，继续加热生成Ni₂O₃和NiO₂混合物，温度高于310 ℃以上则完全分解成NiO、NO、NO₂等，而负载到吸附剂上则需要更高的温度^[19]。张徽等^[20]以硝酸镍、乙酸镍为前驱体，采用沉淀法，在400 ℃焙烧4 h的条件下，制得以NiO为主要成分的Ni基催化剂。基于此，选择400 ℃为活性炭基吸附剂的焙烧温度，即可使Ni(NO₃)₂·6H₂O完全分解为NiO并负载到生物质炭上。

  2.2.2   硝酸质量分率对吸附剂脱硫的性能影响

  在规定的活性炭制备条件下(浸渍液和木屑质量比为1：1、W₂=5%、t₁=24 h、t₁=400 ℃、t₂=2 h)和液-固吸附脱硫条件下，考察浸渍液中硝酸质量分率W₁对吸附剂脱硫性能的影响，结果见图 2。由图 2可知，随着硝酸质量分率的增加，吸附剂对DBT的脱硫效果持续增加，当硝酸浓度为30%时，所制备的NiO/AC吸附剂，脱硫率为26.28%。这说明硝酸的氧化改性，可增强活性炭的极性和表面酸性，特别是活性炭表面上的C=O官能团，能与弱极性硫化物DBT形成强力的吸附作用力，而此时NiO在木屑活性炭表面上能形成更多的有效活性位点，两者相互作用使脱硫效果增强。超过30%，脱硫率增加不大。因此，选择浸渍液中硝酸浓度为30%即可。

  图 2

  

  图 2.  硝酸质量分率对吸附剂脱硫性能的影响

  Figure 2.  Effect of mass fraction of nitric acid on adsorption desulfurization performance

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  2.2.3   NiO负载量对吸附剂脱硫性能的影响

  在规定的活性炭制备条件下(浸渍液和木屑质量比为1：1、W₁=30%、t₁=24 h、t₁=400 ℃、t₂=2 h)和液-固吸附脱硫条件下，考察NiO负载量W₂对吸附剂脱硫性能的影响，结果见图 3。

  图 3

  

  图 3.  NiO负载量对吸附剂脱硫性能的影响

  Figure 3.  Effect of NiO loading on adsorption desulfurization performance

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  由图 3可知，NiO负载量小于5%，吸附剂对DBT的脱硫效率较低，这可能是由于吸附剂表面NiO活性吸附位点较少的缘故；NiO负载量超过5%，脱硫率降低至23.02%，这可能是过量负载使得活性吸附位点聚集，有效的活性吸附位点减小的缘故^[21]。负载量为5%时，脱硫效果最佳，脱硫吸附硫为26.28%。因此，选择5%为最佳的NiO负载量。

  2.2.4   浸渍时间对吸附剂脱硫性能的影响

  在规定的活性炭制备条件下(浸渍液和木屑质量比为1：1、W₁=30%、W₂=5%、t₁=400 ℃、t₂=2 h)和液-固吸附脱硫条件下，考察浸渍时间t₁对吸附剂脱硫性能的影响，结果见图 4。由图 4可知，浸渍时间过短，浸渍液与木屑混合不充分，使活性炭造孔不均，脱硫率较低，浸渍时间超过24 h后，吸附剂对DBT的液-固吸附脱硫性能无明显的影响，这说明浸渍24 h足以使浸渍液和木屑混合均匀，此时吸附脱硫效果最好，脱硫率为26.28%。因此，选择24 h为最佳的浸渍时间。

  图 4

  

  图 4.  浸渍时间对吸附剂脱硫性能的影响

  Figure 4.  Effect of impregnation time on adsorption desulfurization performance

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  2.2.5   焙烧时间对吸附剂脱硫性能的影响

  在规定的活性炭制备条件下(浸渍液和木屑质量比为1：1、W₁=30%、W₂=5%、t₁=24 h、t₁=400 ℃)和液-固吸附脱硫条件下(0.2 g吸附剂/10 mL模拟油、t₂=40 ℃和t₃=5 h)，考察焙烧时间t₂对吸附剂脱硫性能的影响，结果见图 5。由图 5可知，随着焙烧时间的延长，吸附剂的脱硫效率有所提高，这是由于适宜的焙烧时间可使Ni(NO₃)₂·6H₂O完全分解为NiO；超过3 h后，脱硫效率逐渐降低，这是因为焙烧时间过长，活性炭结构坍塌和收率降低，导致活性位点聚集所致。当焙烧时间为3 h时，脱硫效果最好，脱硫率为28.36%。因此，选择3 h为最佳的焙烧时间。

  图 5

  

  图 5.  焙烧时间对吸附剂脱硫性能的影响

  Figure 5.  Effect of calcination time on adsorption desulfurization performance

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  2.3   液-固吸附过程对脱硫的影响

  2.3.1   吸附温度对吸附剂脱硫性能的影响

  在上述最佳的制备条件下制得的NiO/AC，在液-固吸附条件下(0.2 g吸附剂/10 mL模拟油和t₃=5 h)，考察不同吸附温度t₂对吸附剂脱硫性能的影响，结果见图 6。由图 6可知，过低的温度不利于DBT模拟油的吸附，这是由于低温下DBT模拟油在活性炭空隙内扩散阻力大、平衡时间长；当吸附温度超过40 ℃，脱硫率有所降低，这是由于吸附过程属于放热反应，高温不利于DBT的脱除。因此，选择40 ℃为最佳的液-固吸附温度。

  图 6

  

  图 6.  吸附温度对吸附剂脱硫性能的影响

  Figure 6.  Effect of adsorption temperature on adsorption desulfurization performance

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  2.3.2   吸附时间对吸附剂脱硫性能的影响

  取制备的NiO/AC吸附剂，在液-固吸附条件下(0.2 g吸附剂/10 mL模拟油和t₂=40 ℃)，考察不同吸附时间t₃对吸附剂脱硫性能的影响，结果见图 7。由图 7可知，开始吸附时虽然传质推动力大，但短时间内吸附剂与模拟油接触不充分，吸附未到达平衡，脱硫效率随着吸附时间的延长而增加，当吸附时间为5 h时，吸附过程趋于平衡，此时脱硫效率为28.36%。因此，选择5 h为最佳的吸附脱硫时间。

  图 7

  

  图 7.  吸附时间对吸附剂脱硫性能的影响

  Figure 7.  Effect of adsorption time on adsorption desulfurization performance

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  2.3.3   液-固吸附脱硫饱和硫容量的测定

  取制备的NiO/AC吸附剂，在液-固吸附条件下(0.2 g吸附剂/10 mL模拟油、t₂=40 ℃和t₃=5 h)进行液-固吸附脱硫实验，过滤后将吸附剂重复前述操作，依次进行两次、三次…液-固吸附脱硫，直至吸附脱硫前后模拟油的硫含量不再变化为止，此时DBT的吸附达到饱和，结果见图 8。由图 8可知，NiO/AC对DBT的一次脱硫率为28.36%，单次吸附硫容量达到1.99 mgS/g，2-4次对DBT的吸附硫容量分别为0.32、0.03、0 mgS/g，吸附四次后模拟油的硫含量不再变化，吸附达到平衡，此过程吸附剂的最大饱和硫容量可达2.34 mgS/g。

  图 8

  

  图 8.  液-固吸附脱硫饱和硫容量的测定

  Figure 8.  Determination of saturated sulfur capacity in liquid-solid adsorption desulfurization

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  2.4   气-固吸附过程对脱硫的影响

  2.4.1   吸附温度对气-固吸附脱硫性能的影响

  采用制备的NiO/AC吸附剂，在空速为6.3 h^-1的条件下，考察不同吸附温度对气-固吸附脱硫性能的影响，结果见图 9。由图 9可知，温度过低，模拟油在活性炭空隙中内扩散阻力越大，且不能达到吸附剂的吸附活化温度，吸附硫容量相对较低；温度越高，吸附达到平衡的时间越短、吸附硫容量越低，这是由于过高的温度可使硫化物分子从吸附剂表面上脱附，不利于吸附过程。吸附温度为250 ℃时，吸附硫容量最高可达2.37 mgS/g，选择250 ℃为气-固吸附脱硫温度。

  图 9

  

  图 9.  吸附温度对气-固吸附脱硫性能的影响

  Figure 9.  Effect of adsorption temperature on gas-solid adsorption desulfurization performance

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  2.4.2   空速对气-固吸附脱硫性能的影响

  采用制备的NiO/AC吸附剂，在吸附温度为250 ℃时，考察不同吸附空速对气-固吸附脱硫性能的影响，结果见图 10。由图 10可知，当吸附剂质量一定时，空速越高，模拟油在吸附剂表面停留时间越短，导致模拟油中部分的DBT分子还未来得及与吸附剂发生吸附就被带走，不利于吸附剂的脱硫过程，但其生产效率越高；但就吸附剂的饱和吸附硫容量而言，各空速下达到平衡时其值是相同的，而空速越小，达到平衡的时间越长，单位时间内吸附剂的脱硫效率越好。因而，空速的选择应兼顾生产效率和单位时间内的脱硫效率。

  图 10

  

  图 10.  空速对气-固吸附脱硫性能的影响

  Figure 10.  Effect of space velocity on gas-solid adsorption desulfurization performance

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  2.5   高温气-固吸附脱硫对吸附剂的影响

  2.5.1   SEM表征

  对SAC、NiO/AC和ANiO/AC用SEM进行表征，结果见图 11。由图 11(a)可知，SAC表面光滑呈絮状物，有微弱的孔结构特征；由图 11(b)可知，NiO/AC表面上有很多的分散物且相对均匀，XRD表明该物质是Ni(NO₃)₂·6H₂O高温氧化分解得到的NiO，而NiO核外有空轨道是电子对的接受体，DBT分子中存在孤对电子，因而吸附剂可与DBT通过络合作用力形成络合体从而脱除硫化物^[22]；图 11(c)是NiO/AC经高温气-固吸附脱硫后的样品ANiO/AC，与SAC及NiO/AC相比，ANiO/AC表面上呈现出较多的孔，这是由于在高温气-固吸附脱硫过程中，模拟油蒸汽对其进行了微弱扩孔活化改造的结果。

  图 11

  

  图 11.  活性炭样品吸附脱硫前后SEM照片

  Figure 11.  SEM image of the activated carbon before and after adsorption desulfurization

  (a): SAC; (b): NiO/AC; (c): ANiO/AC

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  2.5.2   N₂吸附-脱附曲线

  对SAC、NiO/AC和ANiO/AC用N₂吸附-脱附曲线进行表征，结果见表 2。由表 2可知，相比于SAC样品，NiO/AC吸附剂的比表面积和微孔体积有所降低，这是由于NiO负载到活性炭表面上占据了活性炭表面上及内部的孔结构的缘故。经高温气-固吸附脱硫后的ANiO/AC在比表面积和孔结构上均有明显提高，这是因为高温模拟油蒸汽具有较大的动能，会对吸附剂表面产生冲刷的作用力，与脱硫前相比，该吸附剂比表面积从48.42 m²/g升至106.89 m²/g，总孔体积从0.062 cm³/g升至0.098 cm³/g，微孔体积从0.045 cm³/g升至0.078 cm³/g，总孔体积提高了58.06%，微孔体积提高了73.33%，这说明吸附剂在吸附脱硫的同时实现了扩孔活化改造。

  表 2

  

  表 2  活性炭样品的孔结构特征

  Table 2.  Specific surface area and pore structure parameters of the activated carbon

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  Sample	Surface area A/(m2·g-1)	Micropore volume v/(cm3·g-1)	Total pore volume v/(cm3·g-1)
  SAC	70.99	0.047	0.060
  NiO/AC	48.42	0.045	0.062
  ANiO/AC	106.89	0.078	0.098

  2.6   吸附剂再生性能的研究

  本研究采用甲苯溶剂再生方法对经气-固吸附DBT的NiO/AC吸附剂进行研究。其具体方法如下：取上述吸附剂置于盛有150 mL的甲苯溶液的锥形瓶中，搅拌6 h后静置24 h，经过滤后放入100 ℃的干燥箱中干燥12 h，得到再生的吸附剂，并依照上述相同的步骤进行五次再生实验，并分别在0.2 g吸附剂/10 mLDBT模拟油、吸附温度为40 ℃和吸附时间为5 h的液-固吸附条件下进行脱硫实验，结果见图 12。由图 12可知，经五次甲苯溶剂再生后，吸附剂的再生性能均能达到90%以上，并且首次再生效率可高达96.48%，这表明该吸附剂可实现循环利用。

  图 12

  

  图 12.  再生次数对吸附剂吸附硫容量的影响

  Figure 12.  Effect of regeneration times on adsorption sulfur capacity of the adsorbent

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  3.   结论

  本研究利用400 ℃低温一步法制备得到NiO/AC吸附剂。Boehm法及XRD表明，吸附剂表面含氧官能团丰富，NiO颗粒均匀分散到吸附剂表面上形成新的活性吸附位点；活性炭基吸附剂的液-固吸附脱硫制备条件表明，在浸渍液与木屑质量比为1：1，浸渍液中硝酸质量分率为30%、吸附剂表面NiO负载量为5%，常温下浸渍24 h，400 ℃焙烧3 h时吸附剂脱硫效果最好；在0.2 g吸附剂/10 mL DBT模拟油、吸附温度为40 ℃、吸附时间为5 h的最佳液-固吸附脱硫条件下，DBT的脱硫率为28.36%，连续吸附四次后的饱和吸附硫容量可达2.34 mgS/g；在吸附温度为250 ℃、空速为6.3 h^-1的气-固吸附脱硫最佳条件下，DBT的饱和吸附硫容量可达2.37 mgS/g；SEM及N₂吸附-脱附曲线结果表明，与脱硫前相比，NiO/AC吸附剂经高温气-固吸附脱硫后，比表面积从48.42 m²/g升至106.89 m²/g，总孔体积从0.062 cm³/g升至0.098 cm³/g，微孔体积从0.045 cm³/g升至0.078 cm³/g，总孔体积提高了58.06%，微孔体积提高了73.33%，这是由于高温模拟油蒸汽对吸附剂表面产生冲刷力的作用，这表明气-固吸附脱硫过程同时实现了活性炭的扩孔活化。甲苯溶剂再生实验表明，低温一步法制得的活性炭基吸附剂经五次循环再生性能可高达90%，说明该吸附剂具有潜在的研究价值。

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  图 1  SAC和NiO/AC的XRD谱图

  Figure 1  XRD spectra of SAC and NiO/AC

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  图 2  硝酸质量分率对吸附剂脱硫性能的影响

  Figure 2  Effect of mass fraction of nitric acid on adsorption desulfurization performance

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  图 3  NiO负载量对吸附剂脱硫性能的影响

  Figure 3  Effect of NiO loading on adsorption desulfurization performance

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  图 4  浸渍时间对吸附剂脱硫性能的影响

  Figure 4  Effect of impregnation time on adsorption desulfurization performance

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  图 5  焙烧时间对吸附剂脱硫性能的影响

  Figure 5  Effect of calcination time on adsorption desulfurization performance

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  图 6  吸附温度对吸附剂脱硫性能的影响

  Figure 6  Effect of adsorption temperature on adsorption desulfurization performance

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  图 7  吸附时间对吸附剂脱硫性能的影响

  Figure 7  Effect of adsorption time on adsorption desulfurization performance

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  图 8  液-固吸附脱硫饱和硫容量的测定

  Figure 8  Determination of saturated sulfur capacity in liquid-solid adsorption desulfurization

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  图 9  吸附温度对气-固吸附脱硫性能的影响

  Figure 9  Effect of adsorption temperature on gas-solid adsorption desulfurization performance

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  图 10  空速对气-固吸附脱硫性能的影响

  Figure 10  Effect of space velocity on gas-solid adsorption desulfurization performance

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  图 11  活性炭样品吸附脱硫前后SEM照片

  Figure 11  SEM image of the activated carbon before and after adsorption desulfurization

  (a): SAC; (b): NiO/AC; (c): ANiO/AC

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  图 12  再生次数对吸附剂吸附硫容量的影响

  Figure 12  Effect of regeneration times on adsorption sulfur capacity of the adsorbent

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  表 1  波尔滴定法测定不同活性炭样品的表面含氧官能团

  Table 1.  Boehm titration oxygen-containing functional groups on the surface among different activated carbon samples

  Sample	Surface acidic functional group w/(mmol·g-1)
  	carboxyl	lactone	phenolic hydroxyl	total
  SAC	0.2902	0.2009	0.2324	0.7435
  NiO/AC(0)	0.3413	0.2310	0.2517	0.8240
  NiO/AC(10%)	0.4905	0.3009	0.3908	1.1822
  NiO/AC(20%)	0.5712	0.3316	0.4349	1.3377
  NiO/AC(30%)	0.6814	0.3508	0.4422	1.4744
  NiO/AC(40%)	0.7508	0.3735	0.4628	1.5871
  remarks: the data in brackets after NiO/AC in column samples represent the mass fraction of nitric acid in the impregnating solution

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  表 2  活性炭样品的孔结构特征

  Table 2.  Specific surface area and pore structure parameters of the activated carbon

  Sample	Surface area A/(m2·g-1)	Micropore volume v/(cm3·g-1)	Total pore volume v/(cm3·g-1)
  SAC	70.99	0.047	0.060
  NiO/AC	48.42	0.045	0.062
  ANiO/AC	106.89	0.078	0.098

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