CaFeAl类水滑石制备生物柴油及废矿物油脱色研究

发布时间：2018-08-28 15:30

【摘要】：随着经济的发展,能源与环境成为日益关注的问题,人们致力于开发新能源以及现有矿物油资源有效利用。本文以餐厨废弃油脂为原料,利用Ca Fe Al/LDO催化制备的生物柴油,具有原料成本低、催化剂效率高、产品洁净度高的特点;与常规吸附剂比较,LDO应用于废矿物油再生,能有效去除废油中胶质、沥青质及发色大分子基团,达到脱色再生目的。1、在制备生物柴油实验中,针对餐厨废弃油脂酸值高、水分大的特点,反应前将其除水降酸值预处理,使其更有效地与甲醇结合进行酯交换;针对固体碱催化剂活性组分易流失、使用寿命短的缺点,通过比较催化效率高的Ca Al/LDO以及结构稳定性好的Ca Fe/LDO的催化特性,制备得到高效、稳定的固体碱催化剂Ca Fe Al/LDO,并推测其催化机理;同时对本酯交换反应体系,建立Ca Fe Al/LDO催化生物柴油的动力学模型。具体结果如下:利用XRD、SEM及ICP等技术对Ca Al/LDO、Ca Fe/LDO及Ca Fe Al/LDO固体碱催化剂进行表征,结果说明Ca Fe Al/LDO实现将Ca、Fe、Al的氧化物有效结合,验证了其高效稳定特性;通过正交实验以及最优条件实验得到Ca Fe Al/LDO催化制备生物柴油的最佳反应条件为:催化剂投加量6.0wt%,温度60oC,醇油比12:1,搅拌速率270rpm,反应时间60min,产品产率达93%;Ca Fe Al/LDO重复利用8次,其转化效率高于Ca Al/LDO催化剂;通过建立反应动力学模型ln(dy/dt)=lnk+αln[co(1-y)],Ca Fe Al/LDO酯交换反应符合1.2级动力学,反应活化能为E=26.79KJ·mol-1·K-1,频率因子为2.6×104mol·L-1·min-1。2、在废矿物油脱色实验中,针对废矿物油成分复杂、氧化物繁多、添加剂种类不定的特点,对其先沉降后酸洗再吸附脱色技术处理;针对废矿物油脱色效果,对比常用吸附剂在直接使用和有机溶剂萃取条件下的脱色效果;针对废矿物油脱色难的特性,提出利用新型吸附剂LDO进行脱色,探究其吸附类型并尝试建立吸附动力学模型;针对废矿物油自身物质变化,利用GC-MS分析脱色前后成分的变化,从微观及宏观说明废油脱色再生的机理。具体结果如下:常用吸附剂直接使用或先溶剂萃取再吸附脱色效率较低,如:白土最大吸附脱色率38%,LDO吸附脱色率平均为90%;利用正交实验对废矿物油脱色条件探究,Ca Al/LDO脱色最优条件为:反应温度50oC、反应时间20min、投加量6%、煅烧温度750oC,且最大影响因素为煅烧温度;Mg Al/LDO脱色最优条件为:反应温度60oC、反应时间20min、投加量5%、煅烧温度750oC,且最大影响因素为反应温度;Ca Fe/LDO只有33%脱色率;Ca Fe Al/LDO脱色最优条件为:反应温度60oC、反应时间30min、吸附剂投加量5%、煅烧温度为750oC,且最大影响因素为反应温度。Ca Al/LDO、Mg Al/LDO以及Ca Fe Al/LDO等温吸附曲线模拟及吸附动力学探究,LDO对废油脱色符合Langmuir吸附模型,吸附动力学符合准一级动力学模型ln(C/C0)= kt;对比不同LDO脱色特点,Ca Al/LDO主要是催化和部分吸附脱色作用,Mg Al/LDO主要是吸附作用,而Ca Fe Al/LDO同时具有吸附和催化效果,达最佳脱色效率;对废油脱色前后成分测试,结果表明脱色后油品成分无明显变化,且各项指标达到再生油标准。
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【学位授予单位】：上海大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TE667

【参考文献】