H₂O₂-咪唑类离子液体脱除煤中硫分及灰分研究

李梅^1,2,3，孙功成¹，程雪云¹，金权¹，李佳佳¹，徐荣声¹

1. 北方民族大学化学与化学工程学院2. 北方民族大学宁夏太阳能化学转化技术重点实验室3. 北方民族大学国家民委化工技术基础重点实验室

摘 要：为了考察H₂O₂-咪唑类离子液体体系脱除煤中硫分和灰分的效果,选取具有相同阳离子的5种亲水性离子液体和2种疏水性离子液体（ILs）,即:[BMIM][Br],[BMIM][Cl],[BMIM][BF₄],[BMIM][HSO₄],[BMIM][H₂PO₄],[BMIM][PF₆]和[BMIM][NTf₂],分别与30%H₂O₂共同作用于宁东SM煤,对反应后的离子液体进行回收再利用。用化学法测定反应前后煤样的形态硫,并用傅里叶变换红外光谱仪（FT-IR）、X-射线衍射仪（XRD）、比表面及孔隙度分析仪（BET）及热重分析仪（TG）等对反应前后煤样进行表征。结果表明:离子液体的加入,改善了H₂O₂的脱硫脱灰能力,其中H₂O₂-[BMIM][PF₆]体系处理后煤样的脱硫率比单纯H₂O₂处理增大了18.76%,H₂O₂-[BMIM][NTf₂]体系处理后煤样的脱灰率比单纯H₂O₂处理增大了27.50%。疏水性离子液体比亲水性离子液体对H₂O₂脱硫脱灰的改善作用更为明显。FT-IR表征结果表明,经H₂O₂-ILs体系作用后煤样中的含硫官能团的特征峰强度相对于H₂O₂单独作用的煤样明显降低,说明离子液体作用可使煤中的硫分被有效脱除。XRD表征结果表明,经H₂O₂-ILs体系处理后煤样中石英等各种矿物质的衍射峰强度相对于H₂O₂单独作用的煤样明显降低,说明离子液体作用煤中的灰分被部分脱除。BET表征结果表明,H₂O₂-ILs体系处理后煤样相比于H₂O₂单独处理煤样,其比表面积和平均孔径都有所增大,说明离子液体的加入使煤的结构更加松散。TG表征结果表明,H₂O₂-ILs体系处理样在热解过程中比原煤有更多的挥发性物质逸出,发热量小幅度降低。离子液体经过7次循环利用,随着循环次数的增加,脱硫脱灰效果稍有下降。

关键词：离子液体;脱硫;脱灰;形态硫;离子液体再生;