固体碱催化乌桕梓油制备生物柴油研究

发布时间：2020-06-29 23:29

【摘要】： 生物柴油是一种环境友好型可再生能源,优质的石化柴油替代品。它具有可再生、可生物降解、无毒、不含硫和芳香烃、燃烧排放物中致癌物和粉尘较少等优点,已成为全球可再生能源领域的研发热点。生物柴油作为环境友好型和可再生能源受到越来越多的关注,但产业化的瓶颈是原料问题。原料成本占生物柴油生产总成本的60～75%,所以植物油尤其是非食用油倍受关注。乌桕(Sapium sebiferum(L.)Roxb.)是非食用油,并且可以生长在荒地,属于我国四大木本油料作物,具有含油量高的特点(出油率高达40%)。大力种植乌桕油料作物,发展成为生物能源供应地,可以增加农民收入,提高农民生活水平,又能带动农村及周边地区的经济社会发展。本论文分别采用物理(蒸汽脱白)和化学(溶剂浸出)方法进行油脂脱蜡,得到纯净的梓油,并对其理化指标进行了测定。采用固体碱催化法制备生物柴油,着眼于筛选出适合于制备生物柴油的开发廉价、制备简单、高活性、活性持久、易再生、制备过程环保、易与产物分离的环境友好型固体碱催化剂。通过X-射线光谱元素分析法、热重分析法、红外光谱法和X-射线粉末衍射法对催化剂进行表征分析和机理研究,确定催化剂产生活性位的分解温度、产生催化剂表面活性位点基团及催化效果间的关系。将海泡石固体碱催化剂应用于乌桕梓油制备生物柴油,并对其性能及成分进行测定和分析。利用统计软件(响应曲面)对生物柴油制备工艺进行优化,以求获得最佳的生物柴油制备条件,降低生物柴油的制备成本。 1.本论文通过分析对乌桕梓油理化指标(酸价、碘价、皂化值)进行了测定,并采用GC/MS对其脂肪酸组成进行了测定分析,结果表明乌桕梓油主要含有六种脂肪酸。 2.利用X-射线光谱元素分析法、热重分析法、红外光谱法和X-射线粉末衍射法对该催化剂进行表征分析和机理研究,确定催化剂产生活性位的分解温度、产生催化剂表面活性位点基团及催化效果间的关系。通过表征手段推断出催化剂活性位产生的原因可能是:甲醇吸附于CaO表面上而形成亲核基团(CH_3O~-),而后攻击酯键上的碳原子:另外,CaO吸附原料、空气中的水而形成的OH也是反应途径之一: 3.采用中心组合设计固体碱催化乌桕梓油制备生物柴油实验,利用统计软件Design-Expert优化实验得到数学模型为: Y=97.47-0.78X_1+0.62X_2-0.35X_3-1.03X_4-0.94X_1~2-6.05X_2~2-1.68X_3~2-0.86X_4~2+ 0.035X_1X_2+0.0025X_1X_3-0.45X_1X_4-1.39X_2X_3+0.75X_2X_4-0.34X_3X_4 最优工艺条件:反应时间(165.04 min)、反应温度(65.26℃)、催化剂用量(9.87%(w/w))和醇油摩尔比15.53:1。在此条件下,理论的脂肪酸甲酯含量为97.86%。通过验证实验得出脂肪酸实际含量为97.86±0.34%。经过实验值与模型值对比,平均误差为±0.34%。因此,采用中心组合设计优化得到的最佳生物柴油合成工艺条件是准确可靠的,得到的最优数学模型的拟合度好。 4.为了评价乌桕梓油生物柴油质量,对酸值、粘度、十六烷值和冷凝点进行了测定并与我国0~#柴油进行了对比。
【学位授予单位】：贵州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：TK6

【参考文献】