固體堿催化劑的等離子體改性及其用于制備生物柴油的研究.pdf

1、生物柴油是由動(dòng)植物油脂或長(zhǎng)鏈脂肪酸與甲醇等低碳醇通過(guò)酯交換合成的脂肪酸酯,它是一種環(huán)境友好型可再生能源,對(duì)解決能源短缺和環(huán)境問(wèn)題具有重大意義。目前,用于酯交換反應(yīng)制備生物柴油的催化劑主要是均相堿催化劑。但是,均相堿催化劑對(duì)原料的品質(zhì)要求嚴(yán)格,且在分離的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量廢水,污染環(huán)境。為了解決上述問(wèn)題,開(kāi)發(fā)高效固體堿催化劑用于制備生物柴油受到了人們的廣泛關(guān)注。本課題組前期工作中自制了Ca／Al復(fù)合氧化物和NaAlO2／MgO催化劑用于制備

2、生物柴油,結(jié)果表明催化劑的反應(yīng)活性較高,反應(yīng)條件溫和且易于產(chǎn)物分離,但工業(yè)化生產(chǎn)要求催化劑具有更高活性與穩(wěn)定性。因此,本文采用等離子體技術(shù)對(duì)課題組前期制得的固體堿催化劑進(jìn)行改性研究,并將其用于生物柴油的制備。
　　 首先考察了原料酸值和水含量對(duì)Ca／Al復(fù)合氧化物和NaAlO2／MgO催化酯交換反應(yīng)甲酯收率的影響。結(jié)果表明,Ca／Al復(fù)合氧化物和NaAlO2／MgO的耐水耐酸性強(qiáng)于均相堿催化劑。此外還考察了催化劑的穩(wěn)定性,發(fā)現(xiàn)C

3、a／Al復(fù)合氧化物連續(xù)使用五次,甲酯收率均在90％以上,催化劑NaAlO2／MgO連續(xù)使用了4次,甲酯收率從88.3％降至76.O％。
　　 采用介質(zhì)阻擋放電等離子體,以空氣為工作介質(zhì)對(duì)固體堿催化劑Ca／Al復(fù)合氧化物和NaAlO2／MgO進(jìn)行了處理,考察了工作電壓、處理時(shí)間、放電間隙等條件對(duì)催化劑活性的影響,并優(yōu)化得到了較適宜的等離子體處理?xiàng)l件。結(jié)果表明,等離子體處理前后的Ca／Al復(fù)合氧化物催化劑用于生物柴油的制備時(shí),甲酯收

4、率由改性前的91.9％提高到了95.9％,而NaAlO2／MgO用于生物柴油的制備時(shí),甲酯收率由改性前的86.3％提高到了92.5％。且二種改性后的催化劑的穩(wěn)定性均有不同程度的提高。通過(guò)IR、BET、XPS、XRD和SEM等手段對(duì)改性催化劑進(jìn)行了表征,結(jié)果顯示,等離子體改性后催化劑Ca／Al復(fù)合氧化物和NaAlO2／MgO的比表面積有不同程度的提高,而晶型結(jié)構(gòu)、表面組成沒(méi)有發(fā)生變化。
　　 最后,本文以麻瘋果油為原料,Ca／Al