吡啶基聚合離子液體的制備及其對油中噻吩硫的吸附性能

李春喜，許慧慧，朱學習，陸穎舟，孟　洪

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吡啶基聚合離子液體的制備及其對油中噻吩硫的吸附性能

李春喜1,2，許慧慧1,2，朱學習1,2，陸穎舟2，孟洪2

（1北京化工大學化工資源有效利用國家重點實驗室，北京 100029；2北京化工大學化學工程學院，北京 100029）

摘要:以4-乙烯基吡啶（VP）和1,4-對二氯芐（PXDC）為原料，通過自由基聚合和季銨化交聯反應，制得了一種高度交聯的離子液體聚合物——PVP-PXDC。采用凝膠滲透色譜法、元素分析法、紅外光譜分析法、掃描電鏡、熱重分析及比表面積分析等分析方法對離子聚合物的組成、結構、形貌、熱穩(wěn)定性及比表面積、孔結構參數等進行了表征，并考察了吸附劑的脫硫性能。結果表明，先通過聚合得到重均分子量16萬以上的PVP線性聚合物，再在DMF溶劑中按VP與PXDC摩爾比2:1加入交聯劑，可得到平均孔徑為17.8 nm聚合離子液體介孔材料，其熱分解溫度在250℃以上，比表面積為56.9 m2·g-1。在油/劑質量比50:1和30℃條件下，其對1000 mg·kg-1模型油中二苯并噻吩（DBT）、苯并噻吩（BT）和噻吩（T）的吸附量分別為5.65、5.48和4.53 mg S·g-1，遠高于常規(guī)吡啶基離子液體，吸附等溫線符合Freundlich方程。

關鍵詞:4-乙烯基吡啶；聚合離子液體；吸附劑；脫硫；噻吩硫

引 言

聚合離子液體（PILs）兼具離子液體（ILs）和聚合物的結構和性質特點，是一種將離子液體固相化的特殊聚電解質[1-2]。其合成途徑有主要有兩種[3]:①離子液體單體聚合，即離子液體中含CC雙鍵的官能團通過自由基聚合生成聚合離子液體，如 Marcilla等[4]首先用乙烯基咪唑與烷基鹵化物形成離子液體，之后通過聚合反應生成聚合離子液體；②對商業(yè)聚合物進行離子化修飾，即將聚合物接枝改性使其具有離子液體的部分，如Tang等[5]將含氯甲基的聚合物在二甲基亞砜溶液中與丁基咪唑發(fā)生季銨化反應生成聚合離子液體。

離子液體（ILs）主要應用于萃取分離，催化合成反應以及電化學等方面，在萃取脫硫方面有著廣泛的應用前景[6-8]，但其高黏性和對油品的二次污染大大減弱了其實際應用。如果能夠實現離子液體的固載化或固化為吸附劑使用，則可克服離子液體的上述缺陷，而且，由于不再受液體的限制，可用的離子液體單體的數量急劇增加。事實上，隨著離子液體聚合程度的提高，PILs逐漸由液態(tài)轉化為固態(tài)，而且通過交聯反應可以增加其孔隙率和比表面積，大幅降低其在溶劑中的溶解性，這樣既可以提高其吸附性能，又可以降低其對吸附分離體系的二次污染，從而推進離子液體在脫硫中的實際應用。基于以上認識，本文通過乙烯基吡啶聚合物與對二氯芐的季銨化反應，形成高度交聯的聚合離子液體PVP-PXDC，并對其在燃油中的應用進行了研究。

1　實驗部分

1.1 實驗藥品及儀器

N,N-二甲基甲酰胺（DMF，AR，北京化工廠），偶氮二異丁腈（AIBN，AR，天津市光復精細化工研究所）；乙酸乙酯（AR，北京化工廠）；正辛烷（AR，天津大茂化學試劑）；二苯并噻吩（DBT，＞99%，ACROS）；苯并噻吩（BT，＞99%，阿拉?。?；噻吩（T，＞99%，北京百靈威化學技術有限公司）；4-乙烯基吡啶（VP，＞96%，Alfa Aesar）；1,4-對二氯芐（PXDC，98%，阿拉丁）。

水熱反應器；電子天平（AR2130，美國奧豪斯）；恒溫水浴鍋（HH-YS，鞏義予華儀器廠）；磁力攪拌器（85-1A，鞏義予華儀器廠）；水浴恒溫磁力攪拌器（SHJ-A8，常州華奧儀器制造有限公司）；真空泵（SHZ-D Ⅲ，鞏義予華儀器廠）；旋轉蒸發(fā)儀（RE5002，鞏義市英峪高科儀器廠）；真空干燥箱（DZF-6030A，上海一恒科技有限公司）；硫氮分析儀（KY-3000S，姜堰市科苑電子儀器有限公司）；凝膠滲透色譜（GPC515-2410，美國Waters）；元素分析儀（varioEL cube，德國Elementar）；傅里葉變換紅外光譜儀（Nicolet 8700，美國Nicolet）；掃描電子顯微鏡（JSM-7800F，日本電子株式會社）；TGA/DSC同步熱分析儀（TGA/DSC 1/1100 SF，瑞士梅特勒-托利多）；物理吸附分析儀（ASAP 2020M，美國Micromeritics）

1.2 實驗部分

1.2.1 高交聯聚合離子液體的合成

（1）聚乙烯基吡啶PVP的合成:向水熱反應釜中加入25 g DMF溶劑，0.15 g AIBN和5 g（0.05 mol）4-乙烯吡啶，磁力攪拌15 min后，密封將其置于70℃水浴鍋中攪拌反應18 h，溶液變?yōu)榧t棕色。向其中加入乙酸乙酯，析出細小的白色顆粒，經乙酸乙酯反復洗滌、抽濾、旋蒸可得粉狀PVP。其聚合反應如圖1所示。

圖1　聚4-乙烯基吡啶的合成Fig.1 Synthesis of PVP

（2）PVP與PXDC的離子化交聯反應:將所得PVP和25 g DMF加入水熱反應釜中，再加入4.4 g PXDC（0.025 mol），室溫下磁力攪拌15 min，使其充分溶解并混合均勻，密封后將其置于70℃水浴鍋中攪拌反應12 h，析出墨綠色固體。固體產品經乙酸乙酯洗3次，過濾，于80℃下旋蒸12 h，得PILs產品PVP-PXDC。交聯反應原理如圖2所示。

圖2　吡啶基高交聯聚合物的合成Fig.2 Synthesis of PVP-PXDC

1.2.2 吸附劑表征 采用凝膠滲透色譜儀、元素分析儀、傅里葉紅外變換光譜儀、掃描電子顯微鏡、熱重分析儀以及比表面積分析儀對合成PVP-PXDC的組成、結構、形貌、熱穩(wěn)定性及比表面積、孔結構參數等進行分析表征。

1.2.3 吸附劑的吸附性能測定 采用靜態(tài)吸附法[9]測定了PVP-PXDC在303.15 K的平衡吸附量Qe（mg S·g-1）。稱取吸附劑m（g）和模擬油m0（g），加入50 ml錐形瓶中，于30℃下攪拌2 h達到吸附平衡。用硫氮分析儀測定吸附前后油的硫濃度 C0（mg·kg-1）和Ce（mg·kg-1），并按式（1）計算吸附劑的Qe(mg S·g-1)。

2　實驗結果與討論

2.1 PVP和PVP-PXDC的組成和結構

以DMF為溶劑，采用凝膠滲透色譜測定了PVP的相對分子質量[10]，結果見表1?？梢姡琍VP具有較高相對分子質量，其重均分子量約16萬，聚合度為1550。

表1　聚4-乙烯基吡啶分子量的測定結果Table 1 GPC result of PVP

采用元素分析儀分析了PVP和PVP-PXDC中N、C、H元素組成，結果見表2?？梢姡琍VP中3種元素的總含量為97.72%，其余可能是其中微量水中的氧元素，C/N比值與理論值符合良好。PVP-PXDC中3種元素的總含量70.14%，其余為氯元素以及微量水中的氧元素，且其C/N測定值與理論值基本一致，說明PVP聚合物與PXDC的交聯反應較完全，因此，加入的反應物全部以交聯物形式沉淀析出。

PVP和PVP-PXDC的紅外光譜圖如圖3所示。在PVP的譜圖中，3407.1 cm-1為OH的特征吸收峰，是樣品中少量水引起的；3020.5 cm-1為吡啶環(huán)上CCH或NCH的CH伸縮振動峰；2919.2 cm-1為烷烴CH2的伸縮振動峰；1599.7 cm-1為吡啶環(huán)上CC伸縮振動峰；1415.5 cm-1是吡啶環(huán)上CN伸縮振動峰；751.1 cm-1為吡啶單取代環(huán)產生的伸縮振動峰[11-12]。

與PVP相比，PVP-PXDC的紅外譜圖分析如下:3402.3 cm-1是樣品中微量水的吸收峰，3039.3 cm-1為吡啶環(huán)上CCH或NCH的CH伸縮振動峰；2936.1 cm-1為烷烴CH2的伸縮振動峰；1641.6 cm-1是吡啶環(huán)上 CN伸縮振動峰；822.0 cm-1為苯環(huán)上CH變形振動峰；1153.7 cm-1是吡啶環(huán)平面內CH面變形振動峰[13-14]。

表3　PVP與PVP-PXDC的元素分析結果Table 2 Element analysis of PVP and PVP-PXDC

圖3　聚4-乙烯基吡啶與吡啶基高交聯聚合物的紅外譜圖Fig.3 Infra-red spectrogram of PVP and PVP-PXDC

PVP及其離子化產物的表面形貌如圖4所示。由圖可見，PVP和PVP-PXDC均為粒徑50 nm左右超細顆粒的聚集體，粒徑比較均勻，顆粒間呈膨松堆積。

采用TGA/DSC分析了PVP和PVP-PXDC的熱穩(wěn)定性。由圖5可知，PVP在350℃左右開始熱分解，分解溫度與文獻結果一致[15-16]。與PVP相比，PVP-PXDC的熱穩(wěn)定性降低，其起始熱分解溫度提前到250℃左右，250～300℃失重45%，這是由于季銨鹽的熱分解反應所致，而在350～500℃之間失重40%，這可能是由于PVP鏈的熱分解所致。

采用物理吸附分析儀測定了高交聯聚合物PVP-PXDC的N2壓力-吸附量曲線，如圖6所示?？梢姡诘蛪憾危?～0.1），氮的吸附量很低，一直到0.45吸附開始大量上升。結合其孔徑分布圖可知，PVP-PXDC在0～2 nm微孔范圍內的吸附量很少，吸附主要發(fā)生在2～50 nm的介孔范圍內，說明該聚合物以介孔為主。由此計算出其 BET比表面積為56.9 m2·g-1，總孔容0.28 cm3·g-1，平均孔徑17.8 nm[17]。

2.2 合成方法對PVP-PXDC吸附結果的影響

PVP-PXDC的合成可以采用兩種方法，一種為先聚合再交聯，另一種則是邊聚合邊交聯。其中，前者先通過乙烯基吡啶聚合生成PVP線性聚合物，然后加入對二氯芐對其進行離子化交聯，形成多孔結構的不溶物，記為 PIL-a。而后者是將乙烯基吡啶與對二氯芐同時加入反應釜中，同時發(fā)生聚合反應和離子化交聯反應，所得產物記為PIL-b。兩種交聯PILs對模型油中 DBT、BT、和 T的吸附結果如圖 7所示。實驗條件:硫初始濃度 1000 mg·kg-1，模型油10 g，吸附劑0.2 g，30℃下磁力攪拌2 h。

圖4　4-乙烯基吡啶以及吡啶基高交聯聚合物的SEM圖Fig.4 SEM picture of PVP and PVP-PXDC

圖5　4-乙烯基吡啶與吡啶基高交聯聚合物的熱穩(wěn)定性Fig.5 TG curve of PVP and PVP-PXDC

圖6　吡啶基高交聯聚合物的N2吸附-脫附曲線與孔徑分布Fig.6 N2adsorption-desorption curve and pore size distribution of PVP-PXDC

圖7　兩種不同的合成方法對模型油中硫的吸附能力Fig.7 Sulfur adsorptivity of PIL-a and PIL-b for model oil

由圖可知，在相同條件下，PIL-a對DBT、BT、T模型油中S的吸附量遠大于PIL-b，說明先聚合再交聯的吸附效果要好于邊聚合邊交聯。

2.3 交聯劑用量對PVP-PXDC吸附結果的影響

在該反應中，PXDC既是線性聚合物PVP的交聯劑，也是吡啶季銨化的反應試劑，其中，VP與PXDC反應的計量摩爾比為2:1。為了研究交聯劑用量對吸附脫硫性能的影響，分別制備了5種不同摩爾比（VP: PXDC=2:1, 3:1, 4:1, 5:1, 6:1）的離子化交聯聚合物 PILs，并考察了其對正辛烷模型油中DBT、BT和T的吸附脫硫性能，結果如圖8所示。實驗條件:硫初始濃度1000 mg·kg-1，模型油10 g，吸附劑0.2 g，30℃下磁力攪拌2 h。

圖8　VP與PXDC摩爾比對PIL吸附脫硫性能影響Fig.8 Sulfur adsorptivity of PILs prepared with different molar ratio of PV to PXDC

由圖可知，在VP:PXDC=2:1即理論比時，離子化交聯聚合物的脫硫性能最好。隨著交聯劑PXDC用量的降低，PVP-PXDC脫硫性能均有不同程度的降低，其中 DBT的吸附量隨交聯劑用量的減少逐漸降低，而BT的吸附量基本上維持在一個較低的水平。這可能是由于隨著交聯劑用量的逐漸降低，PVP線性聚合物無法得到充分交聯，致使聚合物的孔隙率低，比表面積小，不利于吸附脫硫，尤其是對于分子較大的稠環(huán)噻吩硫如BT和DBT。

綜上因素，最終確定PVP-PXDC的適宜制備條件為:DMF溶劑，AIBN為引發(fā)劑，VP與PXDC摩爾比2:1，按先聚合再交聯的方式于70℃反應。

2.4 PVP-PXDC對噻吩硫的吸附性及選擇性

圖9為303 K溫度下PVP-PXDC對模型油中DBT、BT和T的吸附曲線實驗條件:0.2 g吸附劑，10 g模型油，30℃攪拌吸附 2 h。實驗數據采用Freundlich方程進行擬合[18]，即

式中，Ce為平衡濃度，mg·kg-1；Qe為平衡吸附量，mg S·g-1；k為吸附能力指示因子；1/n為吸附強度。

圖9　PVP-PXDC對DBT、BT、T的等溫吸附線Fig.9 Adsorption isotherms of PVP-PXDC for DBT, BT and T

由圖可見，PVP-PXDC對3種噻吩類硫化物的等溫吸附曲線均可用Freundlich方程擬合，相關系數R2均在0.97以上。由此推斷，PVP-PXDC吸附劑對硫化物的吸附以物理吸附為主，其中吸附劑的多孔結構和比表面積發(fā)揮了主要作用，其次才是吡啶環(huán)與噻吩硫之間的π-π絡合作用。PVP-PXDC對模型油中DBT、BT和T的吸附作用依次減弱，這與傳統(tǒng)吸附劑如活性炭[19]以及離子液體萃取劑[20]的脫硫次序相同。對于初始硫濃度 1000 mg·kg-1的模型油，PVP-PXDC對DBT、BT和T的吸附量分別為5.65、5.48和4.53 mg S·g-1。從最新文獻綜述可知，目前吡啶基離子液體對模型油中 DBT的萃取能力普遍較低，其分配系數通常介于 0.6～1.5之間[7]，最好的吡啶基離子液體[C8MPy]BF4對模型油中DBT的分配系也只有3.1。這就意味著，該離子液體對于模型油中硫平衡濃度為 400 mg·kg-1的脫硫能力為1.2 mg S·g-1，遠低于聚合離子液體的脫硫能力，4.0 mg S·g-1（圖9）。因此，本文報道的聚合離子液體脫硫能力遠高于傳統(tǒng)的吡啶基離子液體，充分說明了介孔結構對其脫硫性能的貢獻。

2.5 PVP-PXDC的吸附再生性能

鑒于噻吩類化合物的芳香性及其與苯環(huán)之間的π-π相互作用，選取苯為再生溶劑用于洗脫PVP-PXDC表面的噻吩硫，考察了吸附劑的再生性能。向每次使用后的PVP-PXDC粉末中加入10 g苯，超聲處理30 min，離心并傾析出苯溶液，然后將吸附劑于80℃真空干燥箱中干燥 2 h。用上述方法處理的PVP-PXDC的重復利用性能結果，如圖10所示。

由圖可見，經過 4次再生和重復使用，PVP-PXDC的脫硫率仍可達99%，說明該聚合離子液體具有良好的重復利用效果。

圖10　PVP-PXDC對DBT、BT、T的再生性Fig.10 Reproducibility of PVP-PXDC for DBT, BT and T

3　結 論

以 DMF為溶劑，4-乙烯基吡啶為原料，采用自由基聚合反應合成了重均分子量 16萬的聚乙烯基吡啶線性聚合物PVP。采用理論摩爾比的1,4-對二氯芐對PVP進行交聯與離子化，制備了一種高交聯聚合離子液體PVP-PXDC。該材料的粒徑均勻，結構膨松，熱穩(wěn)定性好，熱分解溫度在250℃以上，比表面積為56.9 m2·g-1，平均孔徑17.8 nm，屬于介孔材料。該聚合離子液體對模型油中噻吩類硫化物具有良好的吸附性能且易于再生，其吸附等溫線符合Freundlich方程，其在1000 mg·kg-1模型油下對3種噻吩硫DBT、BT、T的吸附量分別為5.65、5.48和4.53 mg S·g-1，遠高于常規(guī)吡啶基離子液體。

符 號 說 明

C0，Ce——分別為吸附前、后模型油中S含量，mg·kg-1

d ——分子量分布系數

k ——吸附能力因子

Mn，Mw，Mp，MZ，Mv——分別為數均、重均、峰位、Z均、黏均分子量

m，m0——分別為吸附劑與模型油的質量，g

1/n ——吸附強度

Qe——平衡吸附量，mg S·g-1

References

[1] YUAN J Y, ANTONIETTI M. Poly(ionic liquid)s: polymers expanding classical property profiles [J]. Polymer, 2011, 52 (7): 1469-1482.

[2] 楊雪嬌, 方巖雄, 張焜, 等. 基于可聚合離子液體的功能高分子材料研究進展 [J]. 化工進展, 2015, 34 (7): 1919-1927.

YANG X J, FANG Y X, ZHANG K, et al. Progress of polymerizable ionic liquids-based functional polymer [J]. Chemical Industry and Engineering Progress, 2015, 34 (7): 1919-1927.

[3] 李春喜, 熊佳麗, 孟洪, 等. 從 ILs到PILs: 聚合離子液體介孔材料的制備及結構調控方法 [J]. 化工進展, 2014, 33 (8): 1941-1950.

LI C X, XIONG J L, MENG H, et al. From ILs to PILs: synthesis and structure tuning of poly ionic liquids mesoporous materials [J]. Chemical Industry and Engineering Progress, 2014, 33 (8): 1941-1950.

[4] MARCILLAR R, BLAZQUEZ J A, RODRIGUEZ J, et al.Tuning the solubility of polymerized ionic liquids by simple anion-exchange reactions [J]. Journal of Polymer Science, Part A: Polymer Chemistry, 2004, 42 (1): 208-212.

[5] TANG J B, TANG H D, SUN W L, et al. Poly(ionic liquid)s as new materials for CO2absorption [J]. Journal of Polymer Science, Part A: Polymer Chemistry, 2005, 43 (22): 5477-5489.

[6] KULKARNI P S, AFONSO C A M. Deep desulfurization of diesel fuel using ionic liquids: current status and future challenges [J]. Green Chemistry, 2010, 12 (7): 1139-1149.

[7] RAFAEL M P, RAFAEL L. Applications of ionic liquids in the removal of contaminants from refinery feedstocks: an industrial perspective [J]. Energy Environ. Sci., 2014, 7 (8): 2414-2447.

[8] 宋紅艷, 何靜, 李春喜. 燃料油深度脫硫的技術策略及研究進展[J]. 石油化工, 2015, 44 (3): 7-14.

SONG H Y, HE J, LI C X. Technical strategies and recent advances for deep desulfurization of fuel oils [J]. Petrochemical Technology, 2015, 44 (3): 7-14.

[9] 熊佳麗, 孟洪, 陸穎舟, 等. 對二氯芐-聚乙烯咪唑型聚合離子液體的制備及其對煤焦油中苯酚的吸附性能 [J]. 高?；瘜W學報, 2014, 35 (9): 2031-2036.

XIONG J L, MENG H, LU Y Z, et al. Synthesis of 1,4-bis(chloromethyl) benzene crosslinked poly(vinyl imidazolium) and its adsorptivity for phenol from coal tar [J]. Chemical Journal of Chinese Universities, 2014, 35 (9): 2031-2036.

[10] GELLERSTEDT G. Gel permeation chromatography [J]. Springer Series in Wood Science, 1992, 8 (1): 487-497.

[11] JANAKIRAMAN S, FARRELL S L, HSIEH C-Y, et al. Kinetic analysis of the initiated chemical vapor deposition of poly(vinylpyrrolidone) and poly (4-vinylpyridine) [J]. Thin Solid Films, 2015, 595, part B: 244-250.

[12] JERMAKOWICZ-BARTKOWIAK D, KOLARZ B-N. Poly(4-vinylpyridine) resins towards perrhenate sorption and desorption [J]. Reactive and Functional Polymers, 2011, 71 (2): 95-103.

[13] 鄭麗麗, 郭晨, 劉會洲. 離子液體的紅外光譜研究 [J]. 光譜學與光譜分析, 2006, 26 (7): 33-34.

ZHENG L L, GUO C, LIU H Z. The FTIR Study of the 1-butyl-3-methylimidazoliun based ionic liquids [J]. Spectroscopy and Spectral Analysis, 2006, 26 (7): 33-34.

[14] JAGTAP S R, RAJE V P, SAMANT S D, et al. Silica supported polyvinyl pyridine as a highly active heterogeneous base catalyst for the synthesis of cyclic carbonates from carbon dioxide and epoxides [J]. Journal of Molecular Catalysis A: Chemical, 2007, 266 (1/2): 69-74.

[15] ELMACI A, HACALOGLU J. Thermal degradation of poly(vinylpyridine)s [J]. Polymer Degradation and Stability, 2009, 94 (4): 738-743.

[16] AZHARI S J, DIAB M A. Thermal degradation and stability of poly(4-vinylpyridine) homopolymer and copolymers of 4-vinylpyridinewith methyl acrylate [J]. Polymer Degradation and Stability, 1998, 60 (2/3): 253-256.

[17] BARRETT E P, JOYNER L G, HALEND P P. The determination of pore volume and area distributions in porous substances (Ⅰ): Computations from nitrogen isotherms [J]. Journal of the American Chemical Society, 1951, 73 (1): 373-380.

[18] OZKAYA B. Adsorption and desorption of phenol on activated carbon and a comparison of isotherm models [J]. Journal of Hazardous Materials, 2006, 129 (1/2/3): 158-163.

[19] 陳博, 孟洪, MUHAMMAD Y, 等. 改性活性炭對模擬柴油中噻吩類硫化物的吸附性能 [J]. 離子交換與吸附, 2011, 27 (2): 137-144.

CHEN B, MENG H, MUHAMMAD Y, et al. Adsorption performance of modified activated carbons for thiophene derivatives in simulative diesel oil system [J]. Ion Exchange and Adsorption, 2011, 27 (2): 137-144.

[20] JIANG X C, NIE Y, LI C X, et al. Imidazolium-based alkyphosphate ionic liquids—a potential solvent for extractive desulfurization of fuel [J]. Fuel, 2008, 87 (1): 79-84.

2016-01-25收到初稿，2016-03-30收到修改稿。

聯系人及第一作者:李春喜（1964—），男，博士，教授。

Received date: 2016-01-25.

中圖分類號:O 632.19

文獻標志碼:A

文章編號:0438—1157（2016）07—2880—07

DOI:10.11949/j.issn.0438-1157.20160104

基金項目:國家自然科學基金項目（21376011）。

Corresponding author:Prof. LI Chunxi, Licx@mail.buct.edu.cn supported by the National Natural Science Foundation of China (21376011).

Synthesis of pyridinium based polymerized ionic liquid and its adsorptive desulfurization performance for thiophenic sulfurs from oil

LI Chunxi1,2, XU Huihui1,2, ZHU Xuexi1,2, LU Yingzhou2, MENG Hong2
(1State Key Laboratory of Chemical Resource Engineering, Beijing University of Chemical Technology, Beijing 100029, China;2College of Chemical Engineering, Beijing University of Chemical Technology, Beijing 100029, China)

Abstract:By using 4-vinyl pyridine (VP) and p-xylylene dichloride (PXDC), a PVP-PXDC, a highly crosslinked polymerized ionic liquid, was synthesized through radical polymerization and quaternary crosslinking reaction. In terms of composition, structure, morphology, thermal stability, specific surface area and pore structure of the ionic liquid polymer, it has been characterized by techniques of gel permeation chromatography, elemental analysis, infrared spectroscopy, scanning electron microscopy, thermo gravimetric analyzer and N2-adsorption, respectively, followed by the performance evaluation as adsorbent for desulfurization. It showed that the mesoporous ionic liquid polymer features 17.8 nm of average pore size, 56.9 m2·g-1of specific area of and above 250℃ of decomposition temperature. The ionic liquid polymer was achieved by synthesis of the linear PVP polymer (160000 of weight-based mean molecular weight) followed by crosslinking with PXDC at molar ratio of VP/PXDC of 2:1 in DMF solvent. Its adsorption capacities for 1000 mg·kg-1DBT, BT and T in a representative oil, are 5.65, 5.48 and 4.53 mg S·g-1at 303 K and mass ratio of oil/adsorbent of 50:1, respectively, which are much higher than those of conventional pyridinium based ionic liquids. Moreover, the adsorption isotherms follow Freundlich equation.

Key words:4-vinyl pyridine; poly ionic liquid; adsorbent; desulfurization; thiophenic sulfur