تأثیر روش‌های سنتز تلقیح تر و سل - ژل و حضور هیدروکربن‌های رقابتی بر اکسایش دی‌بنزوتیوفن در حضور نانوکاتالیست تیتانیا - سیلیکا

نوع مقاله : علمی-پژوهشی

نویسندگان

1 دانشکده مهندسی شیمی، نفت و گاز، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران

2 گروه پژوهشی محیط زیست، پژوهشگاه نیرو، تهران، ایران

چکیده

فرآیند گوگردزدایی اکسایشی به کمک کاتالیست‌های هتروژن به ­عنوان یک روش مکمل نویدبخش برای فرایند گوگردزدایی هیدروژنی از سوخت‌های هیدروکربنی مایع جهت حذف ترکیبات گوگردی مقاوم آنها به شمار می‌رود. در این پژوهش کاتالیست تیتانیا - سیلیکا با بارگذاری 10 درصدوزنی تیتانیا به عنوان فاز فعال، با دو روش ساخت کاتالیست‌ها یعنی سل - ژل و تلقیح تر سنتز شده و عملکرد آنها در فرآیند گوگردزدایی اکسایشی دی­بنزوتیوفن مورد بررسی و مقایسه قرارگرفتند. گوگردزدایی اکسایشی در دمای پایین C° 50 و فشار اتمسفریک و نسبت مولی 5= O/S و مقدار کاتالیست مصرفی 03/0 گرم در 3  گرم سوخت است. به منظور شناسایی بهتر ویژگی‌های فیزیکی - شیمیایی کاتالیست‌ها و یافتن رابطه ساختار با عملکرد آنها از آنالیزهای تعیین مشخصات مانند جذب و دفع نیتروژن، تبدیل فوریه مادون قرمز، فلورسانس پرتو ایکس پراش پرتو ایکس بهره گرفته شد.  با مقایسه­ ی عملکرد نمونه­ های کاتالیستی  مشخص شد که میزان تبدیل دی­ بنزوتیوفن در حضور کاتالیست تهیه شده به روش سل - ژل بیشتر بوده به گونه‌ای که قادر بود در مدت زمان کوتاه 30 دقیقه پس از شروع واکنش به تبدیل 100 درصد دی­ بنزوتیوفن دست یابد. در ادامه تأثیر حضور ترکیبات رقابت کننده نیتروژن‌دار (ایندول و کوئینولین) و اولفینی (سیکلوهگزن) بر روی فرایند گوگردزدایی اکسایشی دی‌بنزوتیوفن با کاتالیست بهینه مورد ارزیابی قرار گرفت. بیشترین و کمترین تأثیر منفی به ترتیب برای سیکلوهگزن و کوئینولین مشاهده شد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

مراجع

[1] Gupta N., Roychoudhury P.K., Deb J.K., Biotechnology of Desulfurization of Diesel: Prospects and Challenges, Appl. Microbiol. Biotechnol. 66: 356–366 (2005).
[2] Song C., Ma X., New Design Approaches to Ultra-Clean Diesel Fuels by Deep Desulfurization and Deep Dearomatization, Appl. Catal. B Environ. 41: 207–238 (2003).
[3] Zhang L., Wang J., Sun Y., Jiang B., Yang H., Deep Oxidative Desulfurization of Fuels by Superbase-Derived Lewis Acidic Ionic Liquids, Chem. Eng. J. 328: 445–453 (2017).
[4] Palomeque J., Clacens J.-M., Figueras F., Oxidation of Dibenzothiophene by Hydrogen Peroxide Catalyzed by Solid Bases, J. Catal. 211: 103–108 (2002).
[5] Subhan S., Rahman A.U., Yaseen M., Rashid H.U., Ishaq M., Sahibzada M., Tong Z., Ultra-Fast and Highly e ffi Cient Catalytic Oxidative Desulfurization of Dibenzothiophene at Ambient Temperature Over Low Mn Loaded Co-Mo/Al2O3 and Ni-Mo/Al2O3 Catalysts Using NaClO as Oxidant, Fuel. 237: 793–805 (2019).
[6] Bazyari A., Khodadadi A.A., Mamaghani A.H., Beheshtian J., Thompson L.T., Mortazavi Y., Microporous Titania–Silica Nanocomposite Catalyst-Adsorbent for Ultra-Deep Oxidative Desulfurization, Appl. Catal. B Environ. 180: 65–77 (2016).
[7] Wei S., He H., Cheng Y., Yang C., Zeng G., Kang L., Qian H., Zhu C., Preparation, Characterization, and Catalytic Performances of Cobalt Catalysts Supported on KIT-6 Silicas in Oxidative Desulfurization of Dibenzothiophene, Fuel. 200: 11–21 (2017).
[8] Caero L.C., Hernández E., Pedraza F., Murrieta F., Oxidative Desulfurization of Synthetic Diesel Using Supported Catalysts: Part I. Study of the Operation Conditions With a Vanadium Oxide Based Catalyst, Catal. Today. 107: 564–569 (2005).
[9] Moghaddam M.S., Towfighi J., Synthesis of Vanadium Catalysts Supported on Cerium Containing TiO2 Nanotubes for the Oxidative Dehydrogenation of Propane 1, 58: 659–665 (2018).
[10] Wang H., Shi C., Chen S., Chen R., Sun P., Chen T., Accepted, J., Hierarchically Mesoporous Titanosilicate Single- Crystalline Nanospheres for Room-Temperature Oxidative-Adsorptive Desulfurization, (2019). doi:10.1021/acsanm.9b01496.
[11] Rivoira L.P., Valles V.A., Ledesma B.C., V Ponte M., Martínez M.L., Anunziata O.A. Beltramone, A.R., Sulfur Elimination by Oxidative Desulfurization with Titanium-Modified SBA-16, Catal. Today. 271: 102–113 (2016).
[12] Hilonga A., Kim J.-K., Sarawade P.B., Kim H.T., Mesoporous Titania–Silica Composite from Sodium Silicate and Titanium Oxychloride. Part II: One-Pot Co-Condensation Method, J. Mater. Sci. 45: 1264–1271 (2010).
[13] Zhang X., Zhang F., Chan K.-Y., Synthesis of Titania–Silica Mixed Oxide Mesoporous Materials, Characterization and Photocatalytic Properties, Appl. Catal. A Gen. 284: 193–198 (2005).
[14] Torres-García E., Galano A., Rodriguez-Gattorno G., Oxidative Desulfurization (ODS) of Organosulfur Compounds Catalyzed by Peroxo-Metallate Complexes of WOx–ZrO2: Thermochemical, Structural, and Reactivity Indexes Analyses, J. Catal. 282: 201–208 (2011).
[15] Bu J., Loh G., Gwie C.G., Dewiyanti S., Tasrif M., Borgna A., Desulfurization of Diesel Fuels by Selective Adsorption on Activated Carbons: Competitive Adsorption of Polycyclic Aromatic Sulfur Heterocycles and Polycyclic Aromatic Hydrocarbons, Chem. Eng. J. 166: 207–217 (2011).
[16] Koivikko N., Laitinen T., Mouammine A., Ojala S., Keiski R.L., Catalytic Activity Studies of Vanadia / Silica – Titania Catalysts in SVOC Partial Oxidation to Formaldehyde : Focus on the Catalyst Composition, (2018). doi:10.3390/catal8020056.
[17] Qiu L., Cheng Y., Yang C., Zeng G., Long Z., Wei S., Zhao K., Luo L., Oxidative Desulfurization of Dibenzothiophene Using a Catalyst of Molybdenum Supported on Modified Medicinal Stone, Rsc Adv. 6: 17036–17045 (2016).
[18] Zhang X., Zhu Y., Huang P. Zhu M., Phosphotungstic Acid on Zirconia-Modified Silica as Catalyst for Oxidative Desulfurization, RSC Adv. 6: 69357–69364 (2016).
[19] Kumar S., Srivastava V.C., Badoni R.P., Oxidative Desulfurization of Dibenzothiophene by Zirconia-Based Catalysts, Int. J. Chem. React. Eng. 12: 295–302 (2014).
[20] Xiao J., Wu L., Wu Y., Liu B., Dai L., Li Z., Xia Q., Xi H., Effect of Gasoline Composition on Oxidative Desulfurization Using a Phosphotungstic Acid/Activated Carbon Catalyst with Hydrogen Peroxide, Appl. Energy. 113: 78–85 (2014).
[21] Liu W., Liu X., Yang Y., Zhang Y., Xu B., Selective Removal of Benzothiophene and Dibenzothiophene from Gasoline Using Double-Template Molecularly Imprinted Polymers on the Surface of Carbon Microspheres, Fuel. 117: 184–190 (2014).
[22] Caero L.C., Jorge F., Navarro A., Gutiérrez-Alejandre A., Oxidative Desulfurization of Synthetic Diesel Using Supported Catalysts: Part II. Effect of Oxidant and Nitrogen-Compounds on Extraction–Oxidation Process, Catal. Today. 116: 562–568 (2006).
[23] Rafiee E., Rahpeyma N., Selective Oxidation of Sulfurs and Oxidation Desulfurization of Model Oil by 12-Tungstophosphoric Acid on Cobalt-Ferrite Nanoparticles as Magnetically Recoverable catalyst, Chinese J. Catal. 36: 1342–1349 (2015).
[24] Bhadra B.N., Song J.Y., Uddin N., Khan N.A., Kim S., Choi C.H., Jhung S.H., Oxidative Denitrogenation with TiO2@ Porous Carbon Catalyst for Purification of Fuel: Chemical Aspects, Appl. Catal. B Environ. 240: 215–224 (2019).
[25] Sugi Y., Shape‐Selective Alkylation of Naphthalene Over Zeolites: Steric Interaction of Reagents With Zeolites, J. Chinese Chem. Soc. 57: 1–13 (2010).
[26] Khademian F., Bazyari A., Haghighi P., Thompson L.T., Enhanced oxidative desulfurization of dibenzothiophene in the presence of cyclohexene, indole, quinoline, and p-xylene using surface-silylated titania-silica catalyst, Fuel 344: 128022–128036 (2023).

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار