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本综述聚焦液体燃料脱硫技术，指出现有加氢脱硫（HDS）难以去除难处理硫（RS）化合物的局限。重点探讨氧化脱硫（ODS）及其与微波（MODS）、超声（UODS）等辅助技术的结合，分析各方法优劣势、影响因素及作用机制，为脱硫技术发展提供参考。
液体燃料脱硫研究：微波与超声氧化辅助技术进展
一、研究背景与技术需求
尽管生物燃料等替代能源研究持续开展，全球对化石燃料的依赖仍显著。化石燃料中硫化合物的存在不仅导致炼油过程中设备腐蚀和催化剂失活，其燃烧生成的硫氧化物（SOx）更是引发空气污染、酸雨和发动机腐蚀的重要因素。此外，硫排放还会干扰氮氧化物（NOx）、碳氢化合物（HC）等污染物的处理效率，加剧环境治理难度。
现行主流技术加氢脱硫（HDS）虽能有效去除硫醇、硫醚等低分子硫化合物，但对苯并噻吩（BT）、二苯并噻吩（DBT）及其烷基衍生物等芳香杂环硫化合物脱除效率有限，且需在 300–400°C、30–120 atm 的高温高压条件下运行，存在工艺成本高、依赖氢气和贵金属催化剂、易生成硫化氢等问题，难以满足日益严格的环保标准。因此，开发温和条件下高效脱除难处理硫（RS）化合物的新技术成为迫切需求。
二、氧化脱硫（ODS）技术概述
氧化脱硫（ODS）因其反应条件温和（低温低压）、无需氢气、对芳香硫化合物选择性高等优势，被视为 HDS 的理想替代或补充技术。该技术主要包括两个步骤：首先利用氧化剂（如过氧化氢）和催化剂将硫分子氧化为极性更强的砜或亚砜；随后通过液 - 液萃取或吸附等方法分离去除氧化产物。然而，ODS 单独使用时对噻吩类化合物的脱除效率通常低于 HDS，因此需与其他辅助技术结合以提升效能。
三、微波辅助氧化脱硫（MODS）
微波辅助氧化脱硫（MODS）自 20 世纪 80 年代起进入研究视野，近年备受关注。其核心优势在于微波辐射的快速、非接触式均匀加热特性，可显著缩短脱硫时间并降低反应温度和压力。研究表明，微波场能通过选择性加热增强反应物分子动能，促进氧化剂与硫化合物的接触，从而提高氧化反应速率。例如，以过氧化氢为氧化剂时，微波辅助可在较低温度下实现对 DBT 等顽固硫化合物的高效氧化。此外，微波技术还可减少催化剂用量，降低能耗。但该技术仍面临氧化剂选择性优化、微波功率与辐照时间调控等挑战，需进一步研究以平衡脱硫效率与副反应控制。
四、超声辅助氧化脱硫（UODS）
超声辅助氧化脱硫（UODS）起源于 20 世纪末，其原理基于超声波的空化效应 —— 高频声波在液体中产生微气泡的形成与破裂，引发局部高温高压环境（“热点” 效应），从而加速硫化合物的氧化反应。空化作用还可增强传质效率，促进催化剂与反应物的混合，缩短反应时间。相较于传统 ODS，UODS 可在更低温度和更短时间内实现深度脱硫，且对设备要求相对简单。研究显示，超声处理能有效提高噻吩类化合物的氧化速率，但超声功率、频率及液体黏度等因素对脱硫效果影响显著，需通过工艺优化实现工业化应用的稳定性。
五、技术对比与影响因素分析
| 技术类型 | 核心优势 | 主要局限 | 关键影响因素 |
|---|
| 微波辅助 ODS | 加热均匀、反应时间短 | 设备成本较高、需优化微波参数 | 微波功率、辐照时间、氧化剂类型 |
| 超声辅助 ODS | 空化效应增强传质、条件温和 | 处理量受超声设备限制 | 超声频率、功率、液体性质 |
两种技术的脱硫效率均受催化剂种类（如过渡金属配合物、杂多酸）、氧化剂浓度、反应温度及燃料组成等因素影响。例如，微波场中催化剂的介电特性会影响能量吸收效率，而超声空化强度与液体中气泡核的分布密切相关。此外，燃料中芳烃含量可能通过竞争吸附影响硫化合物的氧化路径。
六、未来研究方向与挑战
尽管 MODS 和 UODS 展现出绿色高效的潜力，其工业化应用仍需突破以下瓶颈：
- 催化剂优化：开发高活性、高选择性且可重复使用的催化剂，降低成本并减少二次污染。
- 工艺集成：探索与萃取、吸附等分离技术的耦合，构建连续化脱硫流程以提升处理效率。
- 规模化验证：开展中试及工业级试验，明确设备放大过程中的能量传递与流体力学特性变化。
- 环境兼容性：评估氧化剂分解产物及催化剂流失对环境的潜在影响，确保技术可持续性。
七、结论
面对全球日益严格的燃料硫含量标准，微波与超声辅助氧化脱硫技术为液体燃料深度脱硫提供了创新路径。二者通过独特的物理场效应改善反应动力学，在温和条件下实现对难处理硫化合物的高效脱除，具有替代传统 HDS 的潜力。未来研究需聚焦催化剂设计、工艺参数优化及工程化应用，推动该类技术从实验室走向工业实践，为清洁能源生产提供关键技术支撑。
