介孔硅胶固定床吸附系统在航空模型燃料脱氮中的应用与机理研究

本研究通过固定床吸附系统探究流速、吸附剂粒径及再生利用对介孔硅胶脱氮性能的影响，成功将模型燃料氮含量从1500 ppm降至个位数（满足ASTM D7566标准）。创新性提出热煅烧再生法实现硅胶5次循环使用，为水热液化（HTL）衍生的可持续航空燃料（SAF）整合现有燃料基础设施提供低能耗解决方案。

　　

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核心发现

本研究证实，新鲜硅胶可去除模型燃料中99.8%的氮杂环化合物（NCCs），将初始1500 ppm的氮含量降至个位数。通过热重分析（TGA）评估热煅烧再生法，证明吸附剂可重复使用5次（尽管吸附容量逐步降低）。这表明硅胶吸附脱氮技术能有效推动水热液化（HTL）航空燃料与传统燃料基础设施的兼容性。

结果与讨论

固定床系统的最佳配置需平衡三个要素：快速脱氮效率、低压降和材料可再生性。通过调整进料流速（flow rate）和吸附剂粒径（particle size），发现较小粒径硅胶（250-500 μm）在0.5 mL/min流速下表现最优。突破曲线显示，吡啶（代表性碱性NCC）比吲哚（中性NCC）更易被吸附，这与硅胶表面酸性位点的静电相互作用机制一致。

结论

介孔硅胶固定床系统对模型燃料和JP-8混合航空燃料均展现出卓越脱氮能力。热煅烧再生后材料仍保持80%初始容量，但第五次循环后需补充新鲜硅胶。该技术规避了传统加氢脱氮（HDN）的苛刻条件（450°C高温、高H₂消耗），为生物燃料工业化应用提供了绿色替代方案。