季銨化殼聚糖-硅酸鈉復(fù)合膜制備及其催化性能.pdf

1、生物柴油作為一種可再生燃料，被認(rèn)為是石化柴油最好的替代品。本文以殼聚糖季銨鹽(HTCC)為基體材料，以硅酸鈉(Na2SiO3)為催化活性成分，通過交聯(lián)劑環(huán)氧氯丙烷(ECH)將Na2SiO3化學(xué)連接在HTCC主鏈上，制得(HTCC/Na2SiO3/ECH)雜化型催化膜，并進(jìn)一步以非織造布(NWF)為支撐材料，制得HTCC/Na2SiO3/ECH/NWF復(fù)合催化膜構(gòu)建了膜反應(yīng)器，實(shí)現(xiàn)連續(xù)化高效制備生物柴油。研究結(jié)果如下:
　　(1)研

2、究催化膜結(jié)構(gòu)與催化性能的關(guān)系。通過傅里葉變換紅外光譜(FTIR)、熱重-質(zhì)譜(TG-MS)和透射電子顯微鏡(TEM)等表征手段研究了HTCC/Na2SiO3/ECH（環(huán)氧氯丙烷）雜化交聯(lián)膜結(jié)構(gòu)與催化性能之間的關(guān)系。發(fā)現(xiàn)通過交聯(lián)劑環(huán)氧氯丙烷(ECH)，硅酸鈉(Na2SiO3)被化學(xué)固定于殼聚糖季銨鹽(HTCC)分子鏈上，從而減少催化劑流失，提高使用壽命。以HTCC/Na2SiO3/ECH膜為催化劑，在反應(yīng)條件:醇油摩爾比6∶1，膜用量4w

3、t.％，55℃，反應(yīng)時間60min,轉(zhuǎn)化率可達(dá)97.0％。
　　(2)考察HTCC/Na2SiO3/EC H，HTCC/Na2SiO3/GA和未交聯(lián)HTCC/Na2SiO3三種催化膜的重復(fù)使用性。以大豆油為原料采用間歇法催化制備生物柴油。在首次催化時，催化轉(zhuǎn)化率達(dá)97.0％以上;第二次開始催化性能都有所下降，但HTCC/Na2SiO3/ECH在重復(fù)七次后催化膜一直能保持較高催化活性(83.0％)，而HTCC/Na2SiO3/GA和

4、HTCC/Na2SiO3重復(fù)七次后，轉(zhuǎn)化率分別下降到22.0％和23.9％。表明HTCC/Na2SiO3/ECH催化膜比其它兩種膜表現(xiàn)出更為優(yōu)異的催化性能和更長的使用壽命。
　　(3)對間歇式催化制備生物柴油工藝進(jìn)行優(yōu)化。根據(jù)中心組合響應(yīng)面法對反應(yīng)溫度、反應(yīng)時間、醇油質(zhì)量比以及催化劑用量等因素進(jìn)行優(yōu)化，確定二階多項(xiàng)式模型和反應(yīng)因素影響顯著性順序。結(jié)果表明:反應(yīng)溫度55℃，醇油摩爾量比6∶1，催化膜含量為油重的4wt.％，反應(yīng)時間6

5、0 min，預(yù)測轉(zhuǎn)化率為98.0％，實(shí)際值為97.1％，二者基本一致，表明模型有效可靠。
　　(4)用Flow-through工藝連續(xù)催化制備生物柴油。以HTCC/Na2SiO3/ECH為膜材料，丙綸(PP）非織造布(NWF)為支撐層，通過溶劑蒸發(fā)法制備HTCC/Na2SiO3/ECH/NWF復(fù)合催化膜，并用于固定床膜反應(yīng)器。在循環(huán)flow-through模式下，醇油摩爾比為9∶1，反應(yīng)溫度為60℃，停留時間為180s，單層復(fù)合膜