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燃料油中硫化物燃烧,产生的硫氧化物(SOx),排放到大气中会加重雾霾、酸雨等污染,严重危害人类健康,因此燃油深度脱硫日益成为一个重要的研究内容。工业上常用的催化加氢技术(HDS),能基本脱除硫醇、硫醚、二硫化物等硫化合物,但对噻吩类硫化合物的脱除率较低,且操作条件苛刻,因此,操作简单,条件温和的萃取脱硫和吸附脱硫技术受到广大学者的青睐。目前基于离子液体(ILs)萃取脱硫的研究较多,但其脱硫能力尚不令人满意,例如DBT在ILs与烷烃模型油之间的分配系数绝大多数介于0.5～2之间。为了进一步提高ILs的脱硫性能,突破“液体”属性对ILs分子设计的限制,合成聚合离子液体或离子聚合物是一种可选的方案,因为它兼具ILs单体的脱硫能力,且丰富的微孔/介孔有助于进一步提高其脱硫能力。本文主要以N-乙烯基咪唑为原料,合成多种组成、结构不同的离子共聚物,考察了其对模型油中硫化物的脱除性能,并研究了离子聚合物结构和组成的调控方法,主要工作如下:(1)以DMF为溶剂,N-乙烯基咪唑(VIM)和4-氯甲基苯乙烯(VBC)为反应单体,AIBN为自由基引发剂,通过聚合与季铵化同步、VBC滴入预聚合的VIM和先季铵化后聚合的过程,成功制备了 3种离子共聚物 P(VIM-VBC),即 P(VIM-VBC)-1、P(VIM-VBC)-2 和P(VIM-VBC)-3。采用红外光谱、固体碳核磁、元素分析、扫描电镜、BET比表面积分析、热重等手段对P(VIM-VBC)的组成、结构、形态、比表面积、热稳定性进行了表征,并考察了其吸附脱硫(ADS)性能。结果表明,3种介孔材料P(VIM-VBC)的BET比表面积分别为171.3 m2·g-1、869.5 m2·g-1和26.6m2·g-1 TGA曲线吻合度很高,具有相近的热温度性,250℃左右开始热分解,P(VIM-VBC)-3的热稳定性最好。P(VIM-VBC)对模型油中DBT吸附能力顺序P(VIM-VBC)-1≈P(VIM-VBC)-2>P(VIM-VBC)-3;P(VIM-VBC)-1 对不同噻吩硫化物的吸附选择性顺序为DBT>BT≈4,6-MDBT>T,且P(VIM-VBC)经乙醇再生,依旧有良好的吸附性能。(2)以DMF为溶剂,AIBN为引发剂,通过VIM、VBC和DVB三元共聚交联合成了 P(VIM-VBC-DVB)。采用红外光谱、元素分析、扫描电镜、BET比表面积分析、热重等手段对其组成、结构、形态、比表面积、热稳定性进行了表征,并考察其对噻吩硫的吸附性能。结果表明,P(VIM-VBC-DVB)(nVIM:nVBC:nDVB=2:2:1)的 BET 比面积高达256 m2·g-1,平均孔径为3.43 nm,热分解温度340 ℃左右。其对不同噻吩硫的吸附能力顺序为DBT>BT>T,吸附等温线符合Freundlich方程,对初始硫浓度1000 ppm模型油中的DBT吸附量高达8 mgS·g-1以上。标准吉布斯自由能△G为负值,吸附过程是自发的,其与DBT分子间的亲和力随着温度提高而降低。另外,在1,2二氯乙烷中,P(VIM-VBC-DVB)与甲缩醛在无水三氯化铁的催化作用下,通过Friedel-Crafts反应进行二次交联成孔,得到高交联的改性产物HCP(VIM-VBC-DVB),其表面较为蓬松,颗粒更小,但其对DBT的吸附能力反而略有降低。(3)探究了离子聚合物组成和结构的调控方法及其ADS性能。首先,通过VIM、VBC及DVB共聚合成了离子共聚物P(VIM-VBC-DVB)。然后,通过分子内部的Friedel-Crafts烷基化反应,达到二次交联成孔的目的,由此合成出了高交联的离子聚合物HCP(VIM-VBC-DVB)。与 P(VIM-VBC-DVB)相比,HCP(VIM-VBC-DVB)对噻吩硫的吸附能力均有提高,其中三种单体摩尔比为2:3:1的高交联聚合物HCP(VIM-VBC-DVB)-1具有最好的脱硫能力,其对初始硫浓度1000 ppm DBT模型油的吸附量高达11 mgS·g-1。其次,通过DCX(或BCMBP)分子间的烷基化缩聚反应,合成了多孔的氯甲基树脂HCP(DCX)(或HCP(BCMBP)),然后经PVIM季铵化反应改性,合成了 HCP(DCX)-PVIM和HCP(BCMBP)-PVIM吸附剂。结果表明,PVIM季铵化反应改性,并不能提高HCP(DCX)和 HCP(BCMBP)对 DBT 的吸附效果。HCP(DCX)-PVIM 和HCP(BCMBP)-PVIM对模型油中DBT的吸附容量在7-9 mgS·g-1。再次,利用咪唑混合物与Lewis酸之间的络合作用,合成了几种多咪唑化合物-Lewis酸络合物,但他们对DBT的吸附能力较弱。这可能是由于Lewis酸与咪唑环上N原子络合,致使其酸性中心d轨道被占据,不能再与DBT中S发生络合吸附作用。最后,考察了咪唑阴离子对离子聚合物ADS性能的影响。结果表明,阴离子为氯离子的离子聚合吸附材料与咪唑阴离子交换后,所得咪唑阴阳离子聚合物的吸附脱硫能力并没有增加,反而略有降低,这可能由于咪唑阴离子交换后,吸附剂的孔隙率有所降低所致,而且,咪唑阴离子的贡献不大。总之,为进一步提高离子聚合物(或聚合离子液体)的ADS性能,关键在于控制吸附剂的孔结构、比表面积、并引入与S原子具有特殊物理化学作用的基团,以增强吸附剂的吸附容量和对噻吩硫化物的吸附选择性。