1.1燃油脱硫意义

汽油中的主要组分为C4 ~ C12之间的烃类，包括：烯烃、芳烃、正构烷烃、异构烷烃和环烷烃[1]。并且汽油的主要是异辛烷即2,2,4-三甲基戊烷。分子式如下[2]

图 1 2,2,4-三甲基戊烷

其中含硫化合物主要是噻吩类有机物，其大约占柴油中总含硫量的85%以上，其中 BT、DBT及其衍生物又占噻吩类含硫化合物的70%以上。硫化物主要为苯并唆吩、取代基的苯并噻吩、二苯并噻吩和取代基的二苯并噻吩^[13]。

图 2苯丙噻吩和二苯丙噻吩

根据美国环保部门的报道,油品中约20%的硫化物经过燃烧最后转化为颗粒物(PM)。由于这些颗粒物有较强的吸附性，从而成为多种污染物的“载体”、甚至“催化剂”，有时也能成为包含多种污染物的集合体。PM可以引起多种疾病。油品燃烧产生的颗粒物质主要包括硫氧化物、溶解性有机物及碳氢化合物。这些物质对空气质量产生严重影响，并且容易通过化学反应产生致癌物质严重影响人类健康^[3]。为此，脱硫的重要性就显得格外重要。

1.2 燃油脱硫方法

随着时间的发展，人们对于脱出汽油中的硫化物也有了各种各样的方法，比如加氢脱硫法（HDS）^[4]、萃取脱硫法^[5] 、吸附脱硫法^[6] 、生物脱硫法^[7] 、烷基化脱硫法^[8] 、氧化脱硫法（ODS）^[9]和催化裂化脱硫法^[10]等等，其中较为常用的就是加氢脱硫法（HDS）以及氧化脱硫法（ODS）。又因为对于具有芳香性的噻吩和苯并噻吩类有机化合物，由于噻吩环上的电子与硫原子上的孤对电子之间形成了稳定的结构，从而加氢活性降低，因此常用的加氢脱硫工艺就不适用了。只有氧化脱硫法（ODS）可以较为轻松的脱除噻吩类含硫化合物，其他方法对于噻吩类含硫化合物脱除性能不好，所以本次实验我们选择氧化脱硫法来脱除汽油中的噻吩类含硫化合物。

1.3 氧化脱硫技术

氧化脱硫法（ODS），由于操作条件温和，成本要求相对较低，被认为是最有前途和最经济的方法之一^[11]。氧化脱硫法指的是在催化剂作用下利用氧化剂将含硫化合物选择性氧化为亚砜或砜，从而使含硫化合物的极性增加，然后通过传统的抽提、吸附等分离方法将含硫化合物分离脱除。硫原子拥有一个空的d轨道，从而使硫化物易于接受氧原子被氧化生成砜或亚砜，由于亚砜或砜类化合物的极性较强，从而使硫化物在极性溶剂中的溶解能力明显增加，因此可以利用合适的极性溶剂萃取而将砜类或亚砜类化合物从油品中脱除出来，达到脱硫的目的。

图 3 氧化脱硫机理^[12]

因此，催化剂和氧化剂的选择，对于脱硫性能有着至关重要的影响。而在催化剂其中，杂多酸作为一种优异的催化剂被广泛引用，下面来简单的介绍一下杂多酸。