本文關(guān)鍵詞：固體堿催化劑的制備、表征及其在餐飲廢油制備生物柴油中的應(yīng)用，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著化石能源的日益枯竭及其在使用過程中所帶來的嚴重環(huán)境污染問題，開發(fā)與利用環(huán)境友好的可再生能源已迫在眉睫。生物柴油具有可再生、環(huán)保性好、安全性高、使用性能佳以及兼容性高的突出優(yōu)點，被公認為是礦物柴油的理想替代品。我國每年都會產(chǎn)生大量的餐飲廢油，既污染環(huán)境，又危害人們的健康。若能將這些餐飲廢油轉(zhuǎn)化為生物柴油，不僅能夠有效消除餐飲廢油的危害，而且可以為制備生物柴油提供充足的原料，具有很高的應(yīng)用價值。因此，本論文選取購買的餐飲廢油為初始原料來制備生物柴油。首先對餐飲廢油進行純化處理，使其達到制備生物柴油的原料要求。然后通過所合成的鋅鑭固體堿和Ca/SBA-15固體堿催化酯交換反應(yīng)將純化后的餐飲廢油轉(zhuǎn)化為生物柴油，優(yōu)化了固體堿催化劑的制備條件和酯交換法制備生物柴油的反應(yīng)條件，表征了最佳催化劑的相關(guān)理化性質(zhì)，考察了最佳催化劑的重復(fù)使用性能，并對制得的生物柴油進行了成分分析和產(chǎn)率計算。本論文的主要研究成果如下： (1)采用共沉淀法，以草酸銨為沉淀劑，制備了鋅鑭固體堿催化劑，將其應(yīng)用于催化酯交換反應(yīng)制備生物柴油。通過熱重-差熱分析(TG-DTA)、X射線衍射(XRD)、電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜(ICP-AES)以及掃描電子顯微鏡(SEM)等方法對催化劑的組成和形貌進行表征。結(jié)果表明，700℃焙燒制備的Zn/La摩爾比為3:1的固體堿催化劑具有最佳的催化活性。最佳催化劑是由ZnO和La2O3均勻混合組成，粒徑在100nm左右。在醇油摩爾比為36:1、催化劑用量5wt.%(為油的質(zhì)量)、200℃反應(yīng)3h的最佳反應(yīng)條件下，生物柴油產(chǎn)率能夠達到91.6wt.%。最佳催化劑在使用過程中存在一定程度的流失問題，但連續(xù)使用4次后，，生物柴油的產(chǎn)率仍能保持在80wt.%以上。 (2)采用溶膠凝膠法，以正硅酸四乙酯為硅源、乙酸鈣為鈣源、P123為模板劑，經(jīng)一步焙燒制備了Ca/SBA-15固體堿催化劑，將其應(yīng)用于催化酯交換反應(yīng)制備生物柴油。通過X射線衍射(XRD)、傅里葉變換紅外(FT-IR)光譜、透射電子顯微鏡(TEM)以及N2吸附-脫附分析等方法對催化劑的組成和形貌進行表征。結(jié)果表明，在700℃焙燒制備的Ca/Si摩爾比為0.2的固體堿催化劑具有最佳的催化活性。最佳催化劑能夠很好地保持SBA-15材料原有的二維六方相有序介孔結(jié)構(gòu)，比表面積達到406.7m2g-1。在醇油摩爾比12:1，催化劑用量5wt.%，氮氣氣氛中65℃反應(yīng)7h的最佳反應(yīng)條件下，生物柴油產(chǎn)率可以達到94.7wt.%。最佳催化劑經(jīng)洗滌和干燥后無需活化即可繼續(xù)用于下一次的反應(yīng)，連續(xù)使用5次后，催化劑的活性有所下降，但制得的生物柴油產(chǎn)率仍能保持在86wt.%以上。 (3)通過氣相色譜-質(zhì)譜(GC-MS)對兩種最佳固體堿催化劑催化制得的生物柴油進行了成分分析。結(jié)果表明：最佳鋅鑭固體堿催化劑和最佳Ca/SBA-15固體堿催化劑制得的生物柴油成分相似，兩種生物柴油中不飽和脂肪酸甲酯的相對含量分別為74.0wt.%和70.5wt.%，均主要含有9種主要的脂肪酸甲酯，含量由高到低分別為油酸甲酯、亞油酸甲酯、棕櫚酸甲酯、硬脂酸甲酯、亞麻酸甲酯、棕櫚油酸甲酯、花生一烯酸甲酯、肉豆蔻酸甲酯和花生酸甲酯。
【關(guān)鍵詞】：ZnO-La2O3 Ca/SBA-15 固體堿催化劑 餐飲廢油 生物柴油
【學(xué)位授予單位】：中國海洋大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TE667;O643.36
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 1 文獻綜述12-30
• 1.1 生物柴油的研究背景和意義12-14
• 1.2 國內(nèi)外生物柴油的發(fā)展現(xiàn)狀14-16
• 1.3 生物柴油的原料種類16-18
• 1.3.1 動植物油脂17
• 1.3.2 微生物油脂17
• 1.3.3 廢棄廢油17-18
• 1.4 生物柴油的制備方法18-20
• 1.4.1 直接混合法18
• 1.4.2 微乳液法18-19
• 1.4.3 高溫?zé)崃呀夥?/span>19
• 1.4.4 酯交換法19-20
• 1.5 酯交換法制備生物柴油的催化劑20-28
• 1.5.1 酸催化劑20-22
• 1.5.2 堿催化劑22-26
• 1.5.3 離子液體催化劑26
• 1.5.4 生物酶催化劑26-27
• 1.5.5 超臨界流體技術(shù)27-28
• 1.6 本文的研究目標和主要研究內(nèi)容28-30
• 2 餐飲廢油的純化與物性測定30-39
• 2.1 引言30-31
• 2.2 實驗部分31-35
• 2.2.1 儀器31
• 2.2.2 試劑31
• 2.2.3 餐飲廢油的純化31-33
• 2.2.4 餐飲廢油純化前后的物性測定33-35
• 2.3 結(jié)果與討論35-38
• 2.3.1 餐飲廢油純化前后的酸值分析35-36
• 2.3.2 餐飲廢油純化后的皂化值分析36-37
• 2.3.3 餐飲廢油純化后平均摩爾質(zhì)量的計算37-38
• 2.4 本章小結(jié)38-39
• 3 鋅鑭固體堿催化劑的制備、表征及其催化制備生物柴油的研究39-57
• 3.1 引言39-40
• 3.2 實驗部分40-43
• 3.2.1 儀器40
• 3.2.2 試劑40
• 3.2.3 鋅鑭固體堿催化劑的制備40-41
• 3.2.4 ZnO-La_2O_3固體堿催化劑的表征41-42
• 3.2.5 生物柴油的制備42
• 3.2.6 生物柴油成分及產(chǎn)率分析42-43
• 3.2.7 生物柴油理化性質(zhì)檢測43
• 3.2.8 生物柴油中金屬離子含量的測定43
• 3.3 結(jié)果與討論43-56
• 3.3.1 Zn/La 摩爾比與焙燒溫度對鋅鑭固體堿催化劑活性的影響43-45
• 3.3.2 ZnO-La_2O_3固體堿催化劑的組成與形貌45-49
• 3.3.3 酯交換反應(yīng)條件對生物柴油產(chǎn)率的影響49-51
• 3.3.4 生物柴油的成分及產(chǎn)率51-52
• 3.3.5 生物柴油的理化性質(zhì)52-53
• 3.3.6 生物柴油中的金屬離子含量53-54
• 3.3.7 ZnO-La_2O_3固體堿催化劑重復(fù)使用性能評價和催化機理討論54-56
• 3.4 本章小結(jié)56-57
• 4 Ca/SBA-15 固體堿催化劑的制備、表征及其催化制備生物柴油的研究57-74
• 4.1 引言57-59
• 4.2 實驗部分59-62
• 4.2.1 儀器59-60
• 4.2.2 試劑60
• 4.2.3 Ca/SBA-15 固體堿催化劑的制備60
• 4.2.4 Ca/SBA-15 固體堿催化劑的表征60-61
• 4.2.5 生物柴油的制備61-62
• 4.2.6 生物柴油成分及產(chǎn)率分析62
• 4.3 結(jié)果與討論62-73
• 4.3.1 Ca/Si 摩爾比與焙燒溫度對 Ca/SBA-15 固體堿催化劑活性影響62-64
• 4.3.2 Ca/SBA-15 固體堿催化劑的組成與形貌64-69
• 4.3.3 酯交換反應(yīng)條件對生物柴油產(chǎn)率的影響69-71
• 4.3.4 生物柴油的成分及產(chǎn)率71-73
• 4.3.5 0.2Ca/SBA-15-700 固體堿催化劑重復(fù)使用性能的評價73
• 4.4 本章小結(jié)73-74
• 5 結(jié)論74-76
• 參考文獻76-85
• 致謝85-86
• 個人簡歷86
• 發(fā)表的學(xué)術(shù)論文86-87

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前5條

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  本文關(guān)鍵詞：固體堿催化劑的制備、表征及其在餐飲廢油制備生物柴油中的應(yīng)用，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：349939