負(fù)載型固體酸催化劑的制備、結(jié)構(gòu)表征及其在生物柴油合成中的應(yīng)用.pdf

1、生物柴油是石化柴油的理想替代能源，但其高成本阻礙了生物柴油正常工業(yè)化生產(chǎn)，目前利用高酸價(jià)油脂原料來(lái)降低生物柴油成本具有經(jīng)濟(jì)可行性。因此，具有廣泛的原料適應(yīng)性、對(duì)環(huán)境友好、又能提高經(jīng)濟(jì)效益的綠色催化劑成為研究的重點(diǎn)。本論文在綜述了國(guó)內(nèi)外研究基礎(chǔ)上，研制出三種負(fù)載型固體酸催化劑及一種固體酸催化劑：活性炭負(fù)載對(duì)甲苯磺酸催化劑、硫酸修飾13x分子篩催化劑、磁性納米催化劑ZrO2-SiO2-Fe3O4以及磺化煤催化劑；檢測(cè)了各種催化劑在高酸價(jià)油脂

2、預(yù)酯化中的催化活性，并對(duì)各種催化劑結(jié)構(gòu)及性能進(jìn)行表征，并探討其甲酯化催化機(jī)理。本論文研究的主要內(nèi)容與研究成果歸納如下：
　　1、研究活性炭負(fù)載對(duì)甲苯磺酸催化劑的制備方法及其在酸化油制備生物柴油中的應(yīng)用。運(yùn)用不同負(fù)載方法制得負(fù)載量不同的催化劑TsOH/C-A、TsOH/C-B和TsOH/C-C。比較了3種不同的負(fù)載方法對(duì)5種不同種類活性炭(煤質(zhì)炭1、煤質(zhì)炭2、煤質(zhì)炭3、檸檬酸炭和椰殼炭)催化活性的影響，篩選出活性最高的活性炭類型為檸

3、檬酸炭及最佳負(fù)載方法。通過(guò)正交實(shí)驗(yàn)考察了影響酯化率的各種因素，確定最佳反應(yīng)條件為：催化劑(相對(duì)于油質(zhì)量)用量為10％，反應(yīng)溫度70℃，甲醇和酸化油物質(zhì)的量之比28:1，反應(yīng)時(shí)間2h，酯化得率達(dá)88.80％。
　　2、研究了硫酸修飾13x分子篩催化劑的制備，通過(guò)測(cè)定不同焙燒溫度的催化劑比表面積得知，隨著焙燒溫度的提高，催化劑的比表面積減少，催化劑的催化活性逐漸降低。該催化劑具有較高的催化活性，在催化劑(相對(duì)于油質(zhì)量)的用量為10%，

4、甲醇和酸化油物質(zhì)的量之比28:1，反應(yīng)溫度65℃的條件下，反應(yīng)2h，在該條件下，酯化率可以達(dá)到97.08%。
　　3、研究了磺化煤制備過(guò)程的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化及其在高酸價(jià)油脂制備生物柴油中的應(yīng)用。采用IR、SEM和XRD等分析測(cè)試手段對(duì)催化劑的結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行了表征。IR光譜圖表明磺化煤分子結(jié)構(gòu)中存在大量的酸性基團(tuán)；SEM圖觀測(cè)到光滑原料煤的結(jié)構(gòu)經(jīng)磺化后變得疏松多孔；XRD圖譜表明原料煤經(jīng)磺化后的基本晶型骨架沒(méi)有變化。通過(guò)正交試驗(yàn),較理想的預(yù)

5、酯化反應(yīng)條件為：甲醇和酸化油物質(zhì)的量之比為56:1，催化劑（相對(duì)于油質(zhì)量）用量為20%，反應(yīng)溫度70℃，反應(yīng)時(shí)間為2h，油脂轉(zhuǎn)化率達(dá)到93.40%。
　　4、研究了磁性納米催化劑在合成過(guò)程中的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變特性及其在高酸價(jià)油脂制備生物柴油中的應(yīng)用。該催化劑催化活性高，并可以重復(fù)利用，是優(yōu)良的負(fù)載型催化劑。通過(guò)77K溫度下N2吸附，含EDX附件的掃描電鏡（SEM/EDX），X射線衍射（XRD），紅外（IR）表征測(cè)定樣品的物理化學(xué)特性。SE