catalКатализ в промышленностиKataliz v promyshlennosti1816-03872413-6476LLC "KALVIS"10.18412/1816-0387-2022-4-43-50catal-829Research ArticleКАТАЛИЗ В ХИМИЧЕСКОЙ И НЕФТЕХИМИЧЕСКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИCATALYSIS IN CHEMICAL AND PETROCHEMICAL INDUSTRYВлияние природы металлсодержащих анионов на каталитические свойства иммобилизованных на силохроме производных имидазолия в окислительной десульфуризацииThe effect of the nature of metal-containing anions on the catalytic properties of imidazolium derivatives immobilized on silochrom in oxidative desulfurizationТархановаИ. Г.TarkhanovaI. G.ctls@kalvis.ruАли-задеА. Г.Ali-ZadeA. G.ctls@kalvis.ruБурякА. К.BuryakA. K.ctls@kalvis.ruЗеликманВ. М.ZelikmanV. M.ctls@kalvis.ruМосковский государственный университет им. М.В. Ломоносова (МГУ)РоссияLomonosov Moscow State UniversityRussian FederationИнститут физической химии и электрохимии им. А.Н. Фрумкина РАН (ИФХЭ РАН), МоскваРоссияFrumkin Institute of Physical Chemistry and Electrochemistry RAS, MoscowRussian Federation2022200720222244350Copyright © LLC "KALVIS", 20222022LLC "KALVIS"LLC "KALVIS"https://www.catalysis-kalvis.ru/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://www.catalysis-kalvis.ru/jour/article/view/829

В работе проведен сравнительный анализ свойств двух видов катализаторов в окислении серосодержащих соединений пероксидом водорода и десульфуризации нефтяного сырья. Первые – катализаторы фентоновского типа на основе Cu(I) и Fe(III), вторые – полиоксометаллаты Mo(VI) и W(VI). Гетерогенные образцы представляли собой соли имидазолия, химически закрепленные на поверхности силохрома и содержащие хлоридные комплексы железа и меди или анионы фосфорномолибденовой и фосфорновольфрамовой кислот. В качестве модельных субстратов использовали тиофен (Т), дибензотиофен (ДБТ) и метилфенилсульфид (МФС), а также дизельную фракцию с исходным содержанием серы 1080 ppm. Установлено, что порядок реакционной способности тиофеновых субстратов зависит от природы металлсодержащих анионов: на Cu- и Fe-катализаторах тиофен > ДБТ, на полиоксометаллатных – ДБТ > тиофен. Предложено объяснение этого эффекта с использованием литературных данных. Катализатор на основе фосфорновольфрамовой кислоты позволил провести десульфуризацию дизельной фракции нефти до содержания серы < 10 ppm, что соответствует современным экологическим стандартам.

Two types of catalysts – Fenton catalysts based on Cu(I) and Fe(III), and polyoxometalates Mo(VI) and W(VI) – were compared in the oxidation of sulfur-containing compounds by hydrogen peroxide and desulfurization of oil stock. Heterogeneous samples were represented by imidazolium salts chemically anchored on the silochrom surface and containing chloride complexes of iron and copper or anions of phosphomolybdic and tungstophosphoric acids. Thiophene (T), dibenzothiophene (DBT) and methyl phenyl sulfide (MPS) as well as the diesel fraction with the initial sulfur content of 1080 ppm were used as the model substrates. The reactivity of thiophene substrates was found to depend on the nature of metal-containing anions: on Cu and Fe catalysts, thiophene > DBT, while on polyoxometalate catalysts, DBT > thiophene. This effect was interpreted using literature data. The catalyst based on tungstophosphoric acid provided desulfurization of the diesel fraction of oil to the sulfur content < 10 ppm, which corresponds to modern environmental standards.

окисление серосодержащих соединенийдесульфуризация нефтяного сырьясилохромимидазолийкатализаторы фентоновского типаполиоксометаллатыионные жидкостиheterogeneous catalystimmobilizationionic liquidsoxidation of sulfur-containing compoundshydrogen peroxideReferencesTanimu A., Alhooshani K. // Energy & Fuels. 2019. Vol. 33, № 4. P. 2810–2838. DOI: 10.1021/acs.energyfuels.9b00354.Tanimu A., Alhooshani K. // Energy & Fuels. 2019. Vol. 33, № 4. P. 2810–2838. DOI: 10.1021/acs.energyfuels.9b00354.Rajendran A., Cui T., Fan H., Yang Z., Feng J., Li W. // J. Mater. Chem. A. 2020. Vol. 8, № 5. P. 2246–2285. DOI: 10.1039/C9TA12555H.Rajendran A., Cui T., Fan H., Yang Z., Feng J., Li W. // J. Mater. Chem. A. 2020. Vol. 8, № 5. P. 2246–2285. DOI: 10.1039/C9TA12555H.Есева Е.А., Акопян А.В., Анисимов А.В., Максимов А.Л. // Нефтехимия. 2020. Т. 60, № 5. С. 586−599. DOI: 10.31857/S0028242120050093.Есева Е.А., Акопян А.В., Анисимов А.В., Максимов А.Л. // Нефтехимия. 2020. Т. 60, № 5. С. 586−599. DOI: 10.31857/S0028242120050093.Abdullah S.B., Aziz H.A., Man Z. Ionic liquids for desulphurization: a review // Recent Advances in Ionic Liquids. IntechOpen, 2018. P. 107–120. DOI: 10.5772/intechopen.79281.Abdullah S.B., Aziz H.A., Man Z. Ionic liquids for desulphurization: a review // Recent Advances in Ionic Liquids. IntechOpen, 2018. P. 107–120. DOI: 10.5772/intechopen.79281.Ibrahim M.H., Hayyan M., Hashim M.A., Hayyan A. // Renew. Sustain. Energy Rev. 2017. Vol. 76. P. 1534–1549. DOI: 10.1016/j.rser.2016.11.194.Ibrahim M.H., Hayyan M., Hashim M.A., Hayyan A. // Renew. Sustain. Energy Rev. 2017. Vol. 76. P. 1534–1549. DOI: 10.1016/j.rser.2016.11.194.Романовский Б.В., Тарханова И.Г. // Успехи химии. 2017. Т. 86, № 5. С. 444−458. DOI: 10.1070/RCR4666.Романовский Б.В., Тарханова И.Г. // Успехи химии. 2017. Т. 86, № 5. С. 444−458. DOI: 10.1070/RCR4666.Брыжин А.А., Руднев В.С., Лукиянчук И.В., Васильева М.С. Тарханова И.Г. // Кинетика и катализ. 2020. Т. 61, № 2. С. 262–270. DOI: 10.31857/S0453881120020021.Брыжин А.А., Руднев В.С., Лукиянчук И.В., Васильева М.С. Тарханова И.Г. // Кинетика и катализ. 2020. Т. 61, № 2. С. 262–270. DOI: 10.31857/S0453881120020021.Xun S., Zhu W., Chang Y., Li H., Zhang M., Jiang W., Zheng D., Qin Y., Li H. // Chem. Eng. J. 2016. Vol. 288. P. 608–617. DOI: 10.1016/j.cej.2015.12.005.Xun S., Zhu W., Chang Y., Li H., Zhang M., Jiang W., Zheng D., Qin Y., Li H. // Chem. Eng. J. 2016. Vol. 288. P. 608–617. DOI: 10.1016/j.cej.2015.12.005.Li X., Zhang J., Zhou F., Wang Y., Yuan X., Wang H // Molecular Catalysis. 2018. Vol. 452. P. 93–99. DOI: 10.1016/j.mcat.2017.09.038.Li X., Zhang J., Zhou F., Wang Y., Yuan X., Wang H // Molecular Catalysis. 2018. Vol. 452. P. 93–99. DOI: 10.1016/j.mcat.2017.09.038.Abdullah W.N.W., Bakar W.A.W.A., Ali R., Mokhtar W.N.A.W., Omar M.F. // J. Clean. Prod. 2017. Vol. 162. P. 1455–1464. DOI: 10.1016/j.jclepro.2017.06.084.Abdullah W.N.W., Bakar W.A.W.A., Ali R., Mokhtar W.N.A.W., Omar M.F. // J. Clean. Prod. 2017. Vol. 162. P. 1455–1464. DOI: 10.1016/j.jclepro.2017.06.084.Hao Y., Hao Y.-j., Ren J., Wu B., Wang X.-j., Zhao D., Li F.-t. // New J. Chem. 2019. Vol. 43, № 20. P. 7725–7732. DOI: 10.1039/C9NJ00691E.Hao Y., Hao Y.-j., Ren J., Wu B., Wang X.-j., Zhao D., Li F.-t. // New J. Chem. 2019. Vol. 43, № 20. P. 7725–7732. DOI: 10.1039/C9NJ00691E.Ivanin I.A., Ali-Zade A.G., Golubeva E.N., Zubanova E.M., Zelikman V.M., Buryak A.K., Tarkhanova I.G. // Molecular Catalysis. 2020. Vol. 484. Article 110727. DOI: 10.1016/j.mcat.2019.110727.Ivanin I.A., Ali-Zade A.G., Golubeva E.N., Zubanova E.M., Zelikman V.M., Buryak A.K., Tarkhanova I.G. // Molecular Catalysis. 2020. Vol. 484. Article 110727. DOI: 10.1016/j.mcat.2019.110727.Ali-Zade A.G., Buryak A. K., Zelikman V. M., Oskolok K.V., Tarkhanova I. G. // New J. Chem. 2020. Vol. 44, № 16. P. 6402−6410. DOI: 1039/C9NJ05403K.Ali-Zade A.G., Buryak A. K., Zelikman V. M., Oskolok K.V., Tarkhanova I. G. // New J. Chem. 2020. Vol. 44, № 16. P. 6402−6410. DOI: 1039/C9NJ05403K.Baltrusaitis J., Mendoza-Sanchez B., Fernandez V., Veenstra R., Dukstiene N., Roberts A., Fairley N. // Appl. Surf. Sci. 2015. Vol. 326. P. 151–161. DOI: 10.1016/j.apsusc.2014.11.077.Baltrusaitis J., Mendoza-Sanchez B., Fernandez V., Veenstra R., Dukstiene N., Roberts A., Fairley N. // Appl. Surf. Sci. 2015. Vol. 326. P. 151–161. DOI: 10.1016/j.apsusc.2014.11.077.Jalil P.A., Faiz M., Tabet N., Hamdan N.M., Hussain Z. // J. Catal. 2003. Vol. 217, № 2. P. 292–297. DOI: 10.1016/S0021-9517(03)00066-6.Jalil P.A., Faiz M., Tabet N., Hamdan N.M., Hussain Z. // J. Catal. 2003. Vol. 217, № 2. P. 292–297. DOI: 10.1016/S0021-9517(03)00066-6.Zhang B., Jiang Z., Li J., Zhang Y., Lin F., Liu Y., Li C. // J. Catal. 2012. Vol. 287. P. 5–12. DOI: 10.1016/j.jcat.2011.11.003.Zhang B., Jiang Z., Li J., Zhang Y., Lin F., Liu Y., Li C. // J. Catal. 2012. Vol. 287. P. 5–12. DOI: 10.1016/j.jcat.2011.11.003.Craven M., Xiao D., Kunstmann-Olsen C., Kozhevnikova E.F., Blanc F., Steiner A., Kozhevnikov I.V. // Appl. Catal. B: Environ. 2018. Vol. 231. P. 82–91. DOI: 10.1016/j.apcatb.2018.03.005.Craven M., Xiao D., Kunstmann-Olsen C., Kozhevnikova E.F., Blanc F., Steiner A., Kozhevnikov I.V. // Appl. Catal. B: Environ. 2018. Vol. 231. P. 82–91. DOI: 10.1016/j.apcatb.2018.03.005.Song C. // Catal. Today. 2003. Vol. 86, № 1/4. P. 211–263. DOI: 10.1016/S0920-5861(03)00412-7.Song C. // Catal. Today. 2003. Vol. 86, № 1/4. P. 211–263. DOI: 10.1016/S0920-5861(03)00412-7.Ghubayra R., Nuttall C., Hodgkiss S., Craven M., Kozhevnikova E.F., Kozhevnikov I.V. // Appl. Catal. B: Environ. 2019. Vol. 253. P. 309–316. DOI: 10.1016/j.apcatb.2019.04.063.Ghubayra R., Nuttall C., Hodgkiss S., Craven M., Kozhevnikova E.F., Kozhevnikov I.V. // Appl. Catal. B: Environ. 2019. Vol. 253. P. 309–316. DOI: 10.1016/j.apcatb.2019.04.063.Li J., Yang Z., Li S., Jin Q., Zhao J. // J. Ind. Eng. Chem. 2020. Vol. 82. P. 1–16. DOI: 10.1016/j.jiec.2019.10.020.Li J., Yang Z., Li S., Jin Q., Zhao J. // J. Ind. Eng. Chem. 2020. Vol. 82. P. 1–16. DOI: 10.1016/j.jiec.2019.10.020.Luna M.L., Alvarez-Amparán M.A., Cedeño-Caero L. // J. Taiwan Inst. Chem. Eng.. 2019. Vol. 95. P. 175–184. DOI: 10.1016/j.jtice.2018.06.010.Luna M.L., Alvarez-Amparán M.A., Cedeño-Caero L. // J. Taiwan Inst. Chem. Eng.. 2019. Vol. 95. P. 175–184. DOI: 10.1016/j.jtice.2018.06.010.Feng Y., Lee P.-H., Wu D., Zhou Z., Li H., Shih K. // J. Hazard. Mater. 2017. Vol. 331. P. 81–87. DOI: 10.1016/j.jhazmat.2017.02.029.Feng Y., Lee P.-H., Wu D., Zhou Z., Li H., Shih K. // J. Hazard. Mater. 2017. Vol. 331. P. 81–87. DOI: 10.1016/j.jhazmat.2017.02.029.Hwang S., Huling S.G., Ko S. // Chemosphere. 2010. Vol. 78, № 5. P. 563–568. DOI: 10.1016/j.chemosphere.2009.11.005.Hwang S., Huling S.G., Ko S. // Chemosphere. 2010. Vol. 78, № 5. P. 563–568. DOI: 10.1016/j.chemosphere.2009.11.005.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.