制備生物柴油的固體堿催化劑研究.pdf

1、授予單位代碼學(xué)號或申請?zhí)?045905321876級鄭州大學(xué)碩士學(xué)位論文論文題目:制備生物柴油的固體堿催化劑研究作者姓名:郭偉學(xué)科門類:工學(xué)專業(yè)名稱:化學(xué)工藝導(dǎo)師姓名、職稱:馬曉建教授二零零八年五月鄭州大學(xué)碩士學(xué)位論文摘要生物柴油(Biodiesel)是指以動植物油脂等可再生生物資源為原料生產(chǎn)的長碳鏈脂肪酸單酷，它是油脂與甲醇等低碳醇在酸、堿或酶等催化劑的作用下進(jìn)行酷交換反應(yīng)生成的。采用非均相催化劑催化酷交換反應(yīng)用于生物柴油制備避免了傳

2、統(tǒng)均相酸堿催化酷交換工藝中存在的產(chǎn)品處理復(fù)雜、易產(chǎn)生酸堿性廢水污染環(huán)境等問題。研究非均相固體堿催化劑及采用此種催化劑進(jìn)行酷交換反應(yīng)的過程對生物柴油的生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)步和應(yīng)用推廣都具有重要的意義。CaO是一種超強(qiáng)固體堿，具有酷交換催化活性高、使用壽命長等優(yōu)點(diǎn)。但單純使用CaO作為催化劑在反應(yīng)中存在易形成懸膠體，催化劑難分離等缺點(diǎn)，在之前的研究文獻(xiàn)中對以不同可溶性前軀體制備的負(fù)載型CaO催化醋交換反應(yīng)的研究也缺乏系統(tǒng)性。本文制備了不同前軀體的系列

3、負(fù)載型CaO固體堿催化劑，考察了鈣源、負(fù)載量、鍛燒溫度對催化劑活性的影響。發(fā)現(xiàn)以ca(AC):及cacl:和NaZC03的反應(yīng)產(chǎn)物CaC03為鈣源，以Y一A12O3為載體，采用浸漬法制備的催化劑對棉籽油酷交換反應(yīng)有較好的催化活性。其最佳制備條件為:以25%ca(AC):溶液浸漬，90℃環(huán)境下烘干12h，800℃條件下鍛燒用CaCI:和N匆CO3浸漬反應(yīng)生成CaCO3，沉積在卜A12O3上，負(fù)載量15.16%，90oC環(huán)境下烘干12h，9

4、00℃條件下鍛燒。通過XRD對不同負(fù)載量和不同焙燒溫度的催化劑進(jìn)行了表征，發(fā)現(xiàn)隨著CaO負(fù)載量的增大，其衍射峰逐漸加強(qiáng)，催化活性逐漸增加。隨著活性組分含量的進(jìn)一步增加，催化劑活性出現(xiàn)一定程度的降低。通過對不同焙燒溫度催化劑的XRD表征圖分析發(fā)現(xiàn)，較低溫度下有較多的催化劑前軀體特征峰，隨著焙燒溫度的增加，催化劑其前軀體的特征峰逐漸消失，在較高溫度下焙燒后出現(xiàn)的CaO特征峰信號明顯，證明其已完全分解為CaO。研究了反應(yīng)條件對催化性能的影晌，

5、最佳的反應(yīng)條件為:以ca(AC):為鈣源制備的催化劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)為原料油的3%，醇油摩爾比18:1，反應(yīng)溫度65℃，反應(yīng)時間8h，產(chǎn)率可達(dá)到%%以上。以CaCO3為鈣源制備的催化劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)為原料油的5%，醇油摩爾比18:1，反應(yīng)溫度65℃，反應(yīng)時間8h，產(chǎn)率可達(dá)到88%以上。由于為非均相反應(yīng)，傳質(zhì)速率較慢，在初始2h內(nèi)脂肪酸甘油三醋的轉(zhuǎn)化率較低，在4一6h內(nèi)，轉(zhuǎn)化率開始逐漸升高，在8h以后反應(yīng)基本達(dá)到平衡穩(wěn)定狀態(tài)。關(guān)鍵詞:生物柴油，非均相催