【導讀】高反應產(chǎn)率和反應的立體選擇性等優(yōu)點，已經(jīng)在很多領域中得到廣泛的應用。離子液體的黏度和電導率隨溫度的變化，并對它們進行擬合。采用循環(huán)伏安法研。師的指導下進行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加。究所取得的研究成果。除了文中特別加以標注引用的內(nèi)容外，本論文。究做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標明。全意識到本聲明的法律后果由本人承擔。本學位論文作者完全了解學校有關保留、使用學位論文的規(guī)定，同意學校保留并向國家有關部門或機構送交論文的復印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權大學可以將本學位。印或掃描等復制手段保存和匯編本學位論文。涉密論文按學校規(guī)定處理。

　　

【正文】 電流密度減少。 Nafion的含量對交換電流密度的影響 ： 隨著電極負載 Nafion溶液含量的增加 ， 交換電流密度先減小 ， 然后增加 。 這是由于添加 PTFE乳液后 ， 當含量較少時 ，非但沒有形成足夠的疏水性孔道 ， 反而覆蓋了電極面積 ， 導致電極導電性能下降 ，引起交換電流密度的減少。 PTFE乳液的含量增加后 ， 逐漸形成適合 H2通過的疏水性孔道 ， 有利析出 H2從電極逸出 ， 交換電流密度增加 ， 由圖上可以看出 ， PTFE的含量有一個最佳含量 ， 大約為 25%～ 40%， 之后由于 PTFE 乳液含量 太大 ， 形成的疏水性孔道的增加對電極過程的促進作用不抵 PTFE所造成電極導電性能下降的阻礙作用 ， 所以交換電流密度減少 。 電解液酸度對交換電流密度的影響 ： 增加電解液的酸度 ， 交換電流密度有逐用于柴油脫硫離子液體的再生研究 14 漸增加的趨勢 。 這是由于電解液中 H+濃度的增加 ， H+向電極表面擴散的速度加快 ， 從而引起電極反應速度的提高 ， 說明此反應是由 H+擴散控制的過程。陽極液Fe2+的濃度與種類對交換電流密度的影響：溶液濃度和種類的改變 ， 對交換電流密度影響并不顯著 [6]。 電解槽的設計 用素燒陶瓷材料代替離子交換膜素燒陶瓷為多孔性、高耐酸性、耐氧化 性材料 ， 可根據(jù)用途需要加工成不同孔徑和孔隙率的板狀、圓筒狀或方桶狀。將其用作隔膜 ， 可利用其具有一定的含水率 ， 能保證有較低的溶液透過性 ， 不致使兩極室的溶液混合。 電解槽結構的改造 ： 在以素燒陶瓷代替離子交換膜的電解實驗中發(fā)現(xiàn) ， 保持陽極具有較高的電流效率 (控制電流密度和 Fe2+的純度及選擇合適的電極材料 )， 可以極大地抑制副反應的發(fā)生，完全可以將陽極室和陰極室共同密封在一個大的容器內(nèi) ， 而無需將陰極室氣體單獨引出，這一結構的改變 ， 可以避免電解槽拆裝方面的困難 ， 很好地控制兩電極室的液位 ， 并保證隔膜兩側的壓力平衡 ， 避免 由于引出 H2 使陰陽兩室產(chǎn)生壓力差。同時這也更有利于采用桶狀隔膜。 對系統(tǒng)實現(xiàn)現(xiàn)場總線控制 ： 采用先進的現(xiàn)場總線控制技術實現(xiàn)對整個系統(tǒng)優(yōu)化控制 ， 保證系統(tǒng)處于最佳工作狀態(tài)?？刂频姆秶?： (1)對進出吸收塔的瓦斯氣中 H2S濃度進行現(xiàn)場監(jiān)測 ，及時調(diào)整進塔吸收液流量 ； (2)根據(jù) H2S濃度的變化情況 ， 及時調(diào)整和控制電解槽電流強度 ， 保證電解槽處于最高電流效率狀態(tài) ； (3)對換熱器進出口溫度進 行監(jiān)測和控制 ， 提高硫磺回收效率和產(chǎn)品純度。 素燒陶瓷材料具有一定的孔隙率 ， 其孔徑范圍可根據(jù)需要進行加工調(diào)整 ， 在工業(yè)上是較好的過濾 材料。由于將陶瓷隔膜浸泡在電解質溶液中 ， 電解質溶液可進入陶瓷材料的孔隙內(nèi) ， 從而使隔膜具有導電性 ， 且由于選用比較致密的陶瓷材料 ， 并控制隔膜兩側的液面高度相等 ， 使隔膜兩側溶液的混合程度降到最低 ， 而帶電粒子可以透過隔膜產(chǎn)生電遷移。因此將素燒陶瓷作為電解槽的隔膜材料是較合適的。應用中選擇的陶瓷材料可以是方桶或圓桶 ， 內(nèi)充陰極液 ， 通過導管使各個陶瓷桶聯(lián)通 ， 并與電解槽外部陰極液儲槽連接 ， 有利于溶液的循環(huán)和更換。在較大的電解槽中 ， 可以把多個陶瓷桶規(guī)則地置于大電解槽中 (如圖 14所示 )。陶瓷桶的外側為陽極液 ， 通過機械泵使其在電解槽中循環(huán) ， 以利于溶液的混合 ， 減小溶液在電極表面的濃差極化 ， 加快傳質速率。 用于柴油脫硫離子液體的再生研究 15 圖 14 隔膜在電解槽中的分布 圖 15 素燒陶瓷隔膜電解槽結構 A 氫氣出口； B 石墨氈陽極； C 素燒陶瓷隔膜； D 不銹鋼陰極 因此在控制電解槽電流強度的條件下 ， 可以把電解槽設計成一體的氣室結構。這樣只需考慮將陶瓷隔膜規(guī)則地分布在較大的槽體內(nèi) ， 在槽體上部進行密封 ，引出氣體即可 ， 從而方便了電解槽的安裝和隔膜的更換 ， 同時更利于槽體密封 (如圖 15所示 )。 采用素燒陶瓷隔膜除上述可 以方便電解槽的設計和安裝外 ， 最主要的是隔膜使用壽命長 ， 在強酸性、強氧化性的介質中不腐蝕、不老化 [21]。 電化學法吸收 電化學法吸收是指在多相反應器中電解質液體攝取氣體組分，再與固體電極表面接觸，通過電荷的轉移形成離子。反應器是將氣體的吸收和電化學反應結合在同一單元進行。通過外加電流的電化學反應大大增加了氣液傳質的推動力。一個用于研究聚丙烯的圓柱形電化學反應器，直徑為 ，高為 ，如圖 16鉑擴張的網(wǎng)片（用 20g Pt/m2 涂層）提供磁化學，用寬 成一個圓柱 為了形成陰極填料床，陰極模型有統(tǒng)一的孔隙率為 。在反應器的中心是一對不銹鋼棒做的電極，并且為避免硫化氫氧化，它可以通過陰離子膜脫離陰極室。每次運行后，用蒸餾水清洗和沖洗他們。電池電壓由電源供應 [22]。 用于柴油脫硫離子液體的再生研究 16 圖 16 電化學反應器 本論文研究的意義和內(nèi)容 近年來 ， 電化學氧化法處理含 H2S 氣體得到較快的發(fā)展。該方法是利用 Fe3+在酸性條件下與 H2S 反應生成單質硫 ， 反應后的溶液通過電解再生 ， 然后循環(huán)使用，使用的 LOCAT 優(yōu)點為：鐵溶液無毒性、操作條件為室溫、脫硫效率高、能耗低、硫磺質量好、應用 廣泛、用量少的特點。 鐵基離子液體對硫化氫具有吸附性和氧化性，能將其氧化為硫磺而脫除，且在脫硫和再生工藝過程中產(chǎn)生的副產(chǎn)物水將會與疏水性脫硫劑鐵基離子液體分層，不會造成脫硫體系的 pH 值變化、脫硫劑濃度稀釋等問題，從而無需定期調(diào)控 pH 值和添加脫硫劑，避免了傳統(tǒng)濕法氧化法的共同問題的出現(xiàn)。鐵基離子液體氧化硫化氫脫硫的新工藝的研究對于構建綠色濕法氧化脫硫工藝具有重要研究意義和應用價值。 雖然離子液體脫硫可以循環(huán)使用 ， 但是脫硫次數(shù)較多時 ， 脫硫效率不高 ， 而且離子液體價格較昂貴 ， 現(xiàn)在還未能實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。從節(jié)約成本 ， 減 少環(huán)境污用于柴油脫硫離子液體的再生研究 17 染的角度考慮 ， 離子液體的重復利用性也是決定其能否投入使用的關鍵因素之一。因此 ， 離子液體的再生問題也引起了高度的重視。 本研究重點集中在離子液體再生和 制氫 方面。 用于柴油脫硫離子液體的再生研究 18 第二章 實驗方法 實驗儀器及設備 在實驗中用到的儀器及設備如表 21所示： 表 21 實驗儀器及設備 儀器名稱 生產(chǎn)廠家 電熱恒溫水浴鍋 DSY12 孔 北京愛琦霞商貿(mào) 中心 德國 IM6ZAHNERelektrik 德國 ZAHNER 公司 792 磁力加熱攪拌器 常州國華電器有限公司 超聲波清洗器 昆山市超聲儀器有限公司 DH201 電熱恒溫干燥箱 天津市中環(huán)實驗電爐有限公司 FA20xxN 電子分析天平 蘇州江東精密儀器有限公司 TG16WS 臺 式高速離心機 廈門億辰科技有限公司 旋轉黏度計 Rotovisco1 ThermoHaake（哈克）公司 電導率儀 sension7 美國 Hach 公司 實驗原料與試劑 在實驗中用到的原料及試劑如表 22所示： 表 22 實驗原料與試劑 名稱 分子式 含量 規(guī)格 生產(chǎn)廠家 1丁基 3甲基咪唑氯鹽 [Bmim]Cl 99% 工業(yè)用 河南麗華制藥有限司 三氯化鐵 FeCl36H2O 99% 化學純 天津市福晨化學試劑廠 三氧化二 鋁 Al2O3 化學純 天津艾達恒晟科技發(fā)展有限公司 用于柴油脫硫離子液體的再生研究 19 電極 材料 表 23 電極材料 名稱 規(guī)格 生產(chǎn)廠家 鉑電極 3mm 3mm 天津艾達恒晟科技發(fā)展有限公司 鉑片對電極 10mm 10mm 天津艾達恒晟科技發(fā)展有限公司 參比電極 Ag/AgCl 天津艾達恒晟科技發(fā)展有限公司 離子液體 [Bmim]FeCl4 的制備 [Bmim]Cl 與 FeCl3 6H2O 按 1： 2 的摩爾比配制 [Bmim]FeCl4 離子液體，用已干燥的 400ml 的燒杯在電子分析天平 上 稱取 60g 的 1丁基 3甲 基咪唑氯鹽，根據(jù) 1： 2 的摩爾比例稱取 的三氯化鐵，將 [Bmim]Cl 加入到干燥的1000ml 燒杯中， 在燒杯中加一個攪拌子， 在磁力加熱攪拌器上加熱（ 80℃ 左右）并攪拌，待固體全部變?yōu)橐后w時，停止加熱，向其中加入 FeCl36H2O 粉，持續(xù)攪拌 24h， 初步 得到 [Bmim]FeCl4 離子液體，將它放在離心機中 進行離心 ，在5000r/min 的條件在旋轉 3min后取 出，再用分液漏斗 進行分離（停留 2小時左右） ，最終得到淺綠色的 [Bmim]FeCl4 離子液體。 合成方法： [Bmim]Cl+FeCl3 24h室 溫 攪 拌 [Bmim]FeCl4。 由于離子液體的黏度和電導率對離子液體的電解再生 有一定的影響 ， 黏度越大，對離子的移動阻礙就越大，電導率的提高，離子的導電性能就越好，所以需要對離子液體的黏度和電導率進行測定，可更好的研究離子液體的電解再生過程。 離子液體的物性測試 離子液體的密度測試 第一， 將 4 個 10ml 容量瓶 放入高溫干燥箱進行干燥，取一個已干燥好的容量瓶放在電子天平上去皮。第二，向容量瓶中倒入配制好的離子液體，快到刻度線時改用滴定管滴定到刻度線處。第 三 ，在電子天平上稱量其質量 并記錄數(shù)據(jù)。第四，重復一到三 的操作，得到 數(shù)據(jù) m m m m4。 離子液體的黏度測試 實驗采用 Rotovisco1 旋轉黏度計來測定離子液體的黏度。離子液體屬于高 黏度的液體，所以需要使用細小的轉子和低轉速組合。本實驗采用了 63的轉子來用于柴油脫硫離子液體的再生研究 20 測定離子液體的粘度。用 水浴加熱，測得離子液體在不同的溫度（ 25℃ 、 30℃ 、40℃ 、 50℃ 、 60℃ 、 70℃ 、 80℃ 、 90℃ ）下的黏度。 離子液體的電導率測試 電導率是物體傳導電流的能力，是電阻率的倒數(shù)。在液體中常以電阻的倒數(shù)— 電導來衡量其導電能力的大小。實驗用 sension7 型電導率儀對離子液體的電導率進行測定。 先取一個干燥的 50ml的燒杯，待冷卻后加入一定量的待測離子液體（能浸沒探頭即可）， 測得離子液體 在 不同的溫度（ 25℃ 、 30℃ 、 40℃ 、 50℃ 、60℃ 、 70℃ 、 80℃ 、 90℃ ）下的電導率。 離子液體的電化學行為 實驗裝置 電化學實驗的 工作電極 采用直徑為 鉑電極， 對電極采用10mm10mm 的鉑片， Ag/AgCl 電極為參比電 極，一個經(jīng)過干燥的 50ml的燒杯。 實驗過程 鉑電 極先用三氧化二鋁拋光粉打磨，然后依次用蒸餾水、超聲波清洗。把鐵基離子液體盛放在 50ml燒杯里 （能浸沒電極表面即可） ， 將三個電極放入燒杯中，并確保三個電極之間不會相碰。 用電熱恒溫水浴鍋進行水浴加熱，改變實驗溫度（ 25℃ 、 30℃ 、 40℃ 、 50℃ 、 60℃ 、 70℃ 、 80℃ 、 90℃ ），并在同一溫度下，使用電化學分析儀分別在 不同的掃描速率（ 20mv/s、 40mv/s、 60mv/s、 80mv/s、100mv/s） 下 對上述溶液進行循環(huán)伏安掃描，在一定電位區(qū)間記錄循環(huán)伏安曲線。 離子液體的電解 實驗裝置 干燥好的 U 型管，酸試滴定管，橡皮管，電極（工作電極，參比電極，對電極），分液漏斗，電化學分析儀。 裝置 示意圖 [23]，如圖 21 所示 ： 實驗過程 對離子液體的電解過程使用的是一個 U 型管， U 型管的一頭有個支管可以便于氫氣的流通。支管通過一段橡皮管與酸試滴定管相連，滴定管的下端通過橡用于柴油脫硫離子液體的再生研究 21 皮管與分液漏斗相連接。首先，通過一定的方法檢查設備的氣密性，確保實驗過程中不會漏氣或進氣。其次，向 U 型管