초음파 보조

Jan 19, 2024

Scientific Reports 13권, 기사 번호: 13728(2023) 이 기사 인용

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측정항목 세부정보

산화탈황(ODS)은 에너지 효율적이고 온화한 운전 조건이 필요하기 때문에 가장 유망한 탈황 공정 중 하나로 간주됩니다. 본 연구에서는 유기 링커인 테레프탈산의 공급원으로 폐 폴리에틸렌 테레프탈레이트 병(PET)을 사용하여 높은 표면적을 갖는 새로운 녹색 합성 Al 기반 금속-유기 골격을 열수적으로 합성했습니다. 준비된 Al 기반 MOF는 푸리에 변환 적외선 분광법(FTIR), X선 회절(XRD), 주사 전자 현미경(SEM) 및 투과 전자 현미경(TEM)을 사용하여 특성화되었습니다. 제조된 Al-MOF의 촉매 활성은 모델링된 원유 샘플과 실제 원유 샘플 모두의 산화 탈황(ODS)에서 평가되었습니다. ODS 성능에 대한 다양한 작동 매개변수(온도, 시간, 촉매 투여량, 산화제 로딩 및 초음파 처리)가 최적화되었습니다. 모델링된 오일 샘플에서 티오펜을 최대로 제거하기 위한 최적 조건은 30분, 0.5g의 촉매 및 1:3 오일 대 산화제 비율인 것으로 나타났습니다. 최적화된 조건에서 Alexandria 석유 회사에서 얻은 실제 오일 샘플의 황 제거율은 90%였습니다. 결과에 따르면 제시된 접근 방식은 비용 효율성, 환경 친화적 및 준비 용이성으로 평가되어 상업적 수준에서 연료유 탈황에 대한 큰 전망을 예측합니다.

빠른 경제 발전과 인구 증가로 인해 주요 에너지원인 전 세계 원유 소비가 지속적으로 증가하고 있으며, 이에 따라 연구자들은 원유 품질을 개선하고 황 함량을 줄이기 위해 새로운 탈황 시스템을 개발해야 했습니다1. 높은 황 함량은 파이프라인과 정제 장비의 침식을 유발하고 환경에 위험한 영향을 미치기 때문에 정제 과정에서 해로운 영향을 미칩니다. 석유 정제소에서 흔히 사용되는 산업 탈황 접근법 중 하나는 수첨탈황(HDS)이지만, 그럼에도 불구하고 HDS 기술은 비용이 많이 들고 높은 온도와 압력이 필요하며 또한 티오펜과 같은 방향족 헤테로고리 황 착물을 제거하는 데 적합하지 않습니다2. 용매 추출, 흡착, 산화3, 이온성 액체는 수첨탈황 방법4,5,6의 대안입니다. 흡착은 물리적, 화학적 특성에 따라 황 유기화합물을 제거할 수 있는 다양한 흡착재료를 이용하여 황 함량을 줄이는 유망한 기술이다. 효과적인 흡착제 재료는 높은 표면적과 적절한 기공 크기 분포를 가져야 합니다7. 이 목적을 위해 활성탄8, 제올라이트9,10 등 다양한 흡착제가 사용되었습니다. 산화탈황(ODS)은 석유에서 더 큰 유기황 화합물을 깊게 제거하는 매우 유망한 방법이며 최근 몇 년 동안 점점 더 많은 주목을 받고 있습니다11. 일반적으로 ODS 공정은 적당한 촉매에 의해 촉매되는 온화한 조건에서 작동됩니다. 황 함유 화합물은 선택된 산화제에 의해 산화되어 극성이 더 높고 오일에서 추출하기 쉬운 해당 설폭사이드 또는 설폰을 형성합니다12. 금속-유기 프레임워크의 몇 가지 주요 특징은 효율적인 불균일 촉매로의 사용을 가능하게 하며, 특히 매우 큰 표면적과 다공성, 우수한 열 안정성 및 조정 가능한 산도/염기도13,14,15입니다. 또한, 이러한 재료의 일부 추가 특성은 ODS16,17을 촉진하는 데 근본적인 역할을 합니다. 반면, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 소재는 생활용으로 대량 소비되며 심각한 환경 문제를 야기하고 있다. 폐PET는 폐기 후 부피가 크고 분해에 오랜 시간이 걸리므로 환경 문제가 발생합니다. 사용된 PET로부터 테레프탈산을 회수하는 작업은 여러 가지 쉽고 경제적인 방법으로 완료될 수 있습니다.