非均相催化剂合成及生物柴油制备中的应用

发布时间：2017-12-13 14:37

  本文关键词：非均相催化剂合成及生物柴油制备中的应用

  更多相关文章： 生物柴油 非均相 磁性 酯化 酯交换

【摘要】：生物柴油(脂肪酸甲酯)作为21世纪绿色新型能源,在世界各国被广泛使用和研究。目前阻碍生物柴油进一步推广的主要难题在于其原料的高成本和反应催化剂的选择,用于制备生物柴油的原料除植物油以外,地沟油等废弃油脂也是重要的原料来源。但传统植物油价格成本较高,若使用地沟油等废弃油脂代替,则原料中的脂肪酸含量偏高。现阶段生物柴油的制备主要使用NaOH和H_2SO_4均相催化剂,但NaOH催化剂对原料的要求较高,无法适用于高酸价原料油,使用H_2SO_4作为催化剂进行预酯化和一步法合成的产品品质较差、色泽加深,而且对反应设备的腐蚀性较大。此外均相催化剂的脱除依赖于水洗工序,不仅对水体造成污染,催化剂无法回收利用,间接增加了成本。本论文中合成了三种碱性非均相催化剂和应用于高酸价原料的酸性非均相催化剂,分别为磁性钼酸钠(Fe_3O_4@Na_2MoO_4)、甲醇钙(Ca(CH_3O)_2)、甘油钙(Ca(C_3H_7O_3)_2),以及磁性硫酸铁(Fe_3O_4@SiO_2@Fe_2(SO_4)_3)。为了提高催化剂的分离特性,其中的磁性钼酸钠和磁性硫酸铁催化剂,分别将活性物质负载与磁核表面,使催化剂可以在反应结束后通过磁铁吸附进行分离。文中对合成的系列催化剂进行了傅里叶红外光谱分析、催化剂粒径分析、X光衍射分析、扫描电镜分析、BET氮气吸附、TG-DTA热重差热分析等一系列表征,并探究了间歇釜式反应中催化剂的最佳反应条件。磁性钼酸钠的最佳反应条件为催化剂添加量3%、油醇摩尔比1:40、反应温度100℃、反应时间2.5h,转化率在97%以上。甲醇钙有机催化剂的最佳反应条件反应温度65℃、油醇摩尔比1:12、催化剂添加量1%条件下,在3h时转化率可以达到97%以上。甘油钙的最佳反应条件为反应温度65℃、油醇摩尔比1:20、催化剂添加量2%的条件下,反应时间为3.5h时转化率可以达到97%以上。磁性硫酸铁催化剂使用油酸作为反应底物,催化剂催化酯化反应的最佳反应条件为反应温度95℃、催化剂添加4%、酸醇摩尔比1:25的条件下,6h内催化油酸酯化转化率能够达到94%以上。此外,本文考察了不同反应原料对生物柴油产品品质的影响,分别使用上述合成的催化剂催化制备了大豆油脂肪酸甲酯、葵花籽油脂肪酸甲酯、菜籽油脂肪酸甲酯和泔水油脂肪酸甲酯,并对泔水油脂肪酸甲酯进行尿素包合处理。对一系列不同原料的脂肪酸甲酯的产品品质进行了比较,探究了以泔水油为原料的生物柴油的实用性。
【学位授予单位】：河南工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O643.36;TE667

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 赵朋;蒋平平;陈慧园;冷炎;;利用生物基原料制备甘油钙热稳定剂及其在PVC制品中的应用[J];塑料;2014年04期

2 李雪梅;刘守庆;徐娟;郑志锋;刘祥义;;硫酸催化制备橡胶籽油生物柴油工艺及脱色研究[J];中国油脂;2013年05期

3 李雪梅;刘守庆;徐娟;郑志锋;刘祥义;;三种脱色剂对酸催化生物柴油的脱色处理研究[J];云南化工;2013年01期

4 石彩静;李志成;余济伟;任立国;;二氧化硅-硫酸氢钾固体酸催化制备生物柴油[J];中国油脂;2012年07期

5 李占彬;谭红;谢锋;李荣华;朱平;饶琼娟;杨林;孙海达;;紫外分光光度计检测十二烷基苯磺酸钠鉴别潲水油的方法研究[J];分析测试学报;2012年04期

6 宋银银;蒋平平;董玉明;阎璀榕;郭朝彬;刘朋;;聚氯乙烯热稳定剂甘油基钙/锌的制备及性能研究[J];塑料科技;2011年11期

7 王车礼;王艳峰;程兴荣;张琪;周永生;王文昌;李为民;;梯度冷却尿素包合法分离脂肪酸甲酯[J];精细石油化工;2011年05期

8 崔升;林本兰;沈晓冬;;纳米Fe_3O_4包覆结构及其磁流体稳定性[J];中南大学学报(自然科学版);2011年06期

9 雷洁梅;吕柳;刘玲;许小亮;;多孔SiO_2包裹磁性纳米颗粒Fe_3O_4的制备与表征[J];物理学报;2011年01期

10 杜建中;李青梅;卢冬梅;朱艺强;丁玎;罗科丽;谭永辉;赖春莲;;分光光度法测定食品色素含量的研究[J];食品工业科技;2011年01期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 刘学军;多相催化制备生物柴油的催化剂及反应过程研究[D];清华大学;2008年

中国硕士学位论文全文数据库 前9条

1 付宏权;功能化季铵盐离子液体催化地沟油一步法制备生物柴油的研究[D];华侨大学;2014年

2 申佳佳;钢铁表面预处理的研究[D];北京化工大学;2013年

3 徐星;植物油氧化过程中脂肪酸和挥发性成分变化的研究[D];浙江工商大学;2013年

4 张少敏;地沟油综合利用[D];内蒙古科技大学;2012年

5 刘小琴;原生态椰子油熔融分提及物性研究[D];海南大学;2012年

6 王惠惠;生物柴油的制备及尿素包合法分离其中棕榈酸甲酯的研究[D];天津大学;2012年

7 孙莉;纳米Fe_3O_4表面磁性壳层制备及SiO_2包覆的研究[D];济南大学;2011年

8 张霞;磁性多酸复合催化剂的制备及催化性能研究[D];东北师范大学;2011年

9 秦世嵘;阴离子型树脂催化制备生物柴油的研究[D];大连理工大学;2008年

，

本文编号：1285534