發(fā)布時間：2017-11-20 12:26

  本文關鍵詞：HTLCs-M催化劑微結構設計及催化微藻制備生物柴油活性調控

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【摘要】：傳統石化燃料的日益枯竭,逐漸加劇的溫室效應以及能源成本的不斷提高等現實條件迫使人們加快尋找與開發(fā)清潔、高效的可再生能源替代化石燃料能源的腳步。生物柴油作為新興的可再生生物燃料,因其高含氧量、燃燒充分、可生物降解的、環(huán)境友好等優(yōu)勢備受關注。生物柴油的工業(yè)化生產主要是在均相催化劑的催化下進行的,此類催化劑在溫和的反應條件下表現出較高的催化活性,但均相堿性催化劑在使用過程中對原料預處理要求苛刻,催化劑與產物分離困難,產物后處理產生大量廢酸/堿液,污染環(huán)境。為了降低生物柴油的生產成本、產品分離難度,開發(fā)研制低成本、高效、重復利用性良好、性質穩(wěn)定的固體堿催化劑是目前研究的熱點。本文制備了兩種新型固體堿催化劑,用于催化微藻油脂和甲醇的酯交換反應制備生物柴油。通過過飽和共沉淀法將過渡金屬Zn摻雜在Ca Mg Al-LDHs類水滑石固體堿催化劑中,生成Zn/CaMg Al-LDHs新型固體堿催化劑。通過熱分析(TG-DSC)、X射線衍射(XRD)、掃描電鏡(SEM)和化學吸附(CO2-TPD)對催化劑結構進行表征。通過對催化劑結構的表征和催化活性的評價,研究催化劑結構與催化性能的關系,研究表明:Zn/Ca Mg Al-LDHs具有類水滑石典型的層狀結構,經450℃焙燒后比表面積顯著增加,且用于催化微藻油脂與甲醇反應制備生物柴油具有較高的催化活性。結合交換反應條件優(yōu)化的結果表明,Zn2+的摻雜量為12%,反應溫度65℃,反應時間4 h,n(甲醇):n(微藻油)=14:1,m(12Zn-LDHs):m(微藻油)=4%,生物柴油收率高達94%,且重復利用性良好。值得注意的是,Zn/CaMgAl-LDHs具有較好的抗酸耐水性能,當反應體系的含水量為13%、FAA含量高達15%時,生物柴油收率仍保持在85%以上。通過過飽和共沉淀法將過渡金屬Ni摻雜在Ca MgAl-LDHs類水滑石固體堿催化劑中,生成Ni/Ca MgAl-LDHs新型固體堿催化劑,然后對其結構進行表征,并對Ni2+負載量(%)、甲醇與微藻油脂摩爾比、反應時間(h)、催化劑用量(%)、和反應溫度(℃)對生物柴油收率(%)的影響進行研究。研究結果表明,當Ni2+的摻雜量為12%時,Ni/CaMg Al-LDHs催化活性最高;當醇油摩爾比為12:1,催化劑用量為微藻油脂質量的3%,65℃反應3 h時,微藻新型生物柴油的收率高達96%,且重復利用性良好,在重復使用7次后,生物柴油收率仍高于83%。
【學位授予單位】：東北石油大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TE667;O643.36

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