農(nóng)機(jī)燃油中硫化物脫除效果及SO2對作物的影響.pdf

1、我國是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國，隨著農(nóng)業(yè)機(jī)械化的不斷推進(jìn)，我國消耗柴油總量中，農(nóng)機(jī)燃油消耗比例高達(dá)40％。到2020年，農(nóng)機(jī)燃油消耗柴油預(yù)計(jì)消耗會(huì)達(dá)到柴油總量的70％，可達(dá)6455萬噸。我國農(nóng)機(jī)燃油硫含量較高，已經(jīng)成為作物污染的重要源頭。由于農(nóng)機(jī)燃油的大型化，一方面由于農(nóng)機(jī)燃油泄露事故頻發(fā)，造成了硫化物對土壤的污染，影響作物生長;另一方面，尤其是農(nóng)機(jī)燃油中硫化物燃燒后生成的SO2，及其形成的酸雨也對作物影響嚴(yán)重。研究發(fā)現(xiàn)，SO2對作物會(huì)產(chǎn)生極大的危

2、害，如葉片光合色素、細(xì)胞膜、抗氧化酶、根尖生長和分裂等。我國每年由于SO2，以及由其反應(yīng)生成的酸雨污染造成農(nóng)作物等方面的經(jīng)濟(jì)損失達(dá)數(shù)千億元。世界各國都非常重視農(nóng)機(jī)燃油使用過程中的硫排放問題。然而，由于煉油結(jié)構(gòu)問題，我國農(nóng)機(jī)燃油中硫含量普遍偏高。因此，開展綠色、安全、高效的新型農(nóng)機(jī)燃油脫硫工藝研究具有重要的理論意義和應(yīng)用價(jià)值。本研究在研究揭示SO2對作物危害基礎(chǔ)上，圍繞農(nóng)機(jī)燃油中硫化物的萃取脫除效果進(jìn)行研究，為實(shí)現(xiàn)農(nóng)機(jī)燃油中硫化物脫除提供

3、理論基礎(chǔ)和實(shí)驗(yàn)依據(jù)。從而達(dá)到改善作物生長環(huán)境，為作物的生長提供良好的生態(tài)環(huán)境。獲得的主要結(jié)論如下:
　　(1)質(zhì)子型離子液體可有效的實(shí)現(xiàn)農(nóng)機(jī)燃油中硫化物的萃取脫除。質(zhì)子型離子液體陰陽離子結(jié)構(gòu)對脫硫效率均有影響。然而，陽離子影響農(nóng)機(jī)燃油脫硫效果更加明顯。另外，該萃取脫硫過程平衡時(shí)間較短，30min內(nèi)即可達(dá)到平衡;隨著離子液體用量的增加，脫硫效率顯著增加;轉(zhuǎn)速對萃取過程影響不大。當(dāng)質(zhì)子型離子液體與模擬油的質(zhì)量比為4∶1時(shí)，經(jīng)離子液體[

4、DMAPN]+[Pr]-和[DMEA]+[Pr]-萃取后，脫硫效率分別達(dá)84.7％和77.5％。經(jīng)多次萃取，可實(shí)現(xiàn)深度脫硫。此外，可通過減壓蒸餾工藝實(shí)現(xiàn)質(zhì)子型離子液體的回收再用。研究表明，氫鍵作用是萃取過程的主要驅(qū)動(dòng)力。
　　(2)利用深共融溶劑的可設(shè)計(jì)性，構(gòu)建了用于農(nóng)機(jī)燃油中硫化物的萃取脫除工藝。單純采用萃取脫硫工藝，深共融溶劑對硫化物的單次脫除效率最高可達(dá)71.1％。為實(shí)現(xiàn)燃油中有機(jī)硫化物的深度脫除目標(biāo)，基于深共融溶劑的催化劑

5、、萃取劑和溶劑的“三劑合一”理念，設(shè)計(jì)了氧化/萃取耦合脫硫工藝。氯化膽堿和四丁基氯化銨與對甲基苯磺酸組成的深共融溶劑脫硫效率均可達(dá)到99.9％以上，實(shí)現(xiàn)了燃油中有機(jī)硫化物的“一鍋法”深度脫除。研究發(fā)現(xiàn):氫鍵的給體和接受體對氧化/萃取過程均有影響，氫鍵的給體對脫硫過程影響較為顯著;深共融溶劑的酸度對脫硫過程具有較大影響，酸性強(qiáng)弱與其氧化/萃取脫硫效率正相關(guān);氧化劑用量對氧化/萃取過程具有重要影響。研究表明，該過程遵循先萃取、再氧化的路徑，

6、即苯并噻吩(BT)先被萃取進(jìn)入深共融溶劑相，之后在自由基作用下，被氧化成BTO2，進(jìn)而被萃取到深共融溶劑相。
　　(3)基于深共融機(jī)理，選取醇類溶劑作為氫鍵給體，實(shí)現(xiàn)了農(nóng)機(jī)燃油中硫化物高效脫除。經(jīng)多次萃取后可實(shí)現(xiàn)農(nóng)機(jī)燃油中有機(jī)硫化物深度脫除。脫硫過程受多種因素影響，如系統(tǒng)溫度、平衡時(shí)間、模擬油初始濃度、系統(tǒng)轉(zhuǎn)速、萃取劑用量等。研究表明高溫不利于脫硫過程，室溫即可獲得較高的脫硫效率。且硫化物初始濃度越小，萃取率越高，當(dāng)初始濃度增加到

7、一定值時(shí)，萃取率基本保持不變。萃取劑用量越大越有利于脫硫過程，當(dāng)聚乙二醇(PEG)與模擬油的質(zhì)量比1∶1時(shí)，脫硫效率即可達(dá)99.9％。萃取機(jī)理研究表明:PEG上的羥基與二苯并噻吩上的硫原子之間形成了氫鍵作用，使其形成了新的深共融溶劑，從而獲得了較高的脫硫效率。
　　(4)采用靜止薰氣法，研究了SO2對作物的影響。研究發(fā)現(xiàn)，SO2對作物的葉片具有急性危害，尤其是高濃度SO2對作物的葉片具有極大的急性危害，比低濃度傷害更加嚴(yán)重。SO2