介孔炭基固體酸催化高酸值油脂制備生物柴油的研究.pdf

1、作為化石柴油的理想替代能源，生物柴油是一種以可再生脂質(zhì)資源為原料生產(chǎn)的綠色清潔燃料，其生產(chǎn)應(yīng)用對(duì)于構(gòu)筑綠色、安全、可持續(xù)能源模式和緩解因大量使用化石能源帶來(lái)的環(huán)境問題具有十分重要的意義。由于食用植物油受季節(jié)限制、與糧爭(zhēng)地等影響，近年來(lái)，一些非食用原料油脂如麻風(fēng)果油、微藻油等用作生物柴油的原料倍受關(guān)注。此類油脂含有大量的游離脂肪酸（FFA），在生物柴油的制備過程中需要首先進(jìn)行降酸處理，然而常規(guī)的液體酸處理法存在設(shè)備腐蝕、環(huán)境污染、后處理繁

2、瑣等缺陷。針對(duì)此問題，本研究制備了介孔炭基固體酸催化劑，將其應(yīng)用于催化油酸與甲醇的酯化反應(yīng)，以此模擬油脂的降酸過程，并對(duì)介孔炭基固體酸催化酯化過程中副反應(yīng)的產(chǎn)生機(jī)理進(jìn)行了探討；進(jìn)而以麻風(fēng)果油為實(shí)際高酸值原料，分別采用一步法和兩步法制備生物柴油，并對(duì)工藝條件進(jìn)行了優(yōu)化。
　　首先，通過軟模板法制備了有序介孔炭（OMCs），并利用自由基加成法成功制得了介孔炭基固體酸（S-OMCs）；確定了優(yōu)化的磺化條件為：煅燒溫度500 ℃、磺化溫度

3、80℃、磺化反應(yīng)底物質(zhì)量配比1:2:2、磺化反應(yīng)時(shí)間12 h；優(yōu)化的酯化反應(yīng)條件為：反應(yīng)溫度100℃、反應(yīng)時(shí)間8 h、催化劑用量8 wt％（催化劑占油酸的質(zhì)量比）、醇油比8:1，對(duì)應(yīng)的油酸轉(zhuǎn)化率高達(dá)95.31%。同時(shí)還對(duì)磺化介孔炭催化油酸與甲醇酯化的副反應(yīng)機(jī)理進(jìn)行了探討。
　　將制得的介孔炭基固體酸催化劑應(yīng)用于高酸值油脂麻風(fēng)果油（酸值13.35 mgKOH/g）的降酸過程，確定最佳降酸條件為溫度100℃、醇油比16:1、催化劑用量

4、4 wt%（催化劑占麻風(fēng)果油的質(zhì)量比）、反應(yīng)時(shí)間12 h，此時(shí)麻風(fēng)果油酸值降到1 mgKOH/g以下。采用一步法工藝，以降酸后的麻風(fēng)果油為原料，在介孔炭基固體酸催化作用下與甲醇發(fā)生酯交換反應(yīng)制備生物柴油，確定適宜反應(yīng)條件為：反應(yīng)溫度200℃，反應(yīng)時(shí)間3 h，生物柴油收率為69.8%。
　　在此基礎(chǔ)上，采用兩步法制備生物柴油，即經(jīng)磺化介孔炭降酸處理后，在Ca/Al復(fù)合固體堿催化劑作用下制備生物柴油，優(yōu)化酯交換反應(yīng)條件為溫度70 ℃、