本文關(guān)鍵詞：非均相催化劑合成及生物柴油制備中的應(yīng)用

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【摘要】：生物柴油(脂肪酸甲酯)作為21世紀綠色新型能源,在世界各國被廣泛使用和研究。目前阻礙生物柴油進一步推廣的主要難題在于其原料的高成本和反應(yīng)催化劑的選擇,用于制備生物柴油的原料除植物油以外,地溝油等廢棄油脂也是重要的原料來源。但傳統(tǒng)植物油價格成本較高,若使用地溝油等廢棄油脂代替,則原料中的脂肪酸含量偏高�，F(xiàn)階段生物柴油的制備主要使用NaOH和H_2SO_4均相催化劑,但NaOH催化劑對原料的要求較高,無法適用于高酸價原料油,使用H_2SO_4作為催化劑進行預(yù)酯化和一步法合成的產(chǎn)品品質(zhì)較差、色澤加深,而且對反應(yīng)設(shè)備的腐蝕性較大。此外均相催化劑的脫除依賴于水洗工序,不僅對水體造成污染,催化劑無法回收利用,間接增加了成本。本論文中合成了三種堿性非均相催化劑和應(yīng)用于高酸價原料的酸性非均相催化劑,分別為磁性鉬酸鈉(Fe_3O_4@Na_2MoO_4)、甲醇鈣(Ca(CH_3O)_2)、甘油鈣(Ca(C_3H_7O_3)_2),以及磁性硫酸鐵(Fe_3O_4@SiO_2@Fe_2(SO_4)_3)。為了提高催化劑的分離特性,其中的磁性鉬酸鈉和磁性硫酸鐵催化劑,分別將活性物質(zhì)負載與磁核表面,使催化劑可以在反應(yīng)結(jié)束后通過磁鐵吸附進行分離。文中對合成的系列催化劑進行了傅里葉紅外光譜分析、催化劑粒徑分析、X光衍射分析、掃描電鏡分析、BET氮氣吸附、TG-DTA熱重差熱分析等一系列表征,并探究了間歇釜式反應(yīng)中催化劑的最佳反應(yīng)條件。磁性鉬酸鈉的最佳反應(yīng)條件為催化劑添加量3%、油醇摩爾比1:40、反應(yīng)溫度100℃、反應(yīng)時間2.5h,轉(zhuǎn)化率在97%以上。甲醇鈣有機催化劑的最佳反應(yīng)條件反應(yīng)溫度65℃、油醇摩爾比1:12、催化劑添加量1%條件下,在3h時轉(zhuǎn)化率可以達到97%以上。甘油鈣的最佳反應(yīng)條件為反應(yīng)溫度65℃、油醇摩爾比1:20、催化劑添加量2%的條件下,反應(yīng)時間為3.5h時轉(zhuǎn)化率可以達到97%以上。磁性硫酸鐵催化劑使用油酸作為反應(yīng)底物,催化劑催化酯化反應(yīng)的最佳反應(yīng)條件為反應(yīng)溫度95℃、催化劑添加4%、酸醇摩爾比1:25的條件下,6h內(nèi)催化油酸酯化轉(zhuǎn)化率能夠達到94%以上。此外,本文考察了不同反應(yīng)原料對生物柴油產(chǎn)品品質(zhì)的影響,分別使用上述合成的催化劑催化制備了大豆油脂肪酸甲酯、葵花籽油脂肪酸甲酯、菜籽油脂肪酸甲酯和泔水油脂肪酸甲酯,并對泔水油脂肪酸甲酯進行尿素包合處理。對一系列不同原料的脂肪酸甲酯的產(chǎn)品品質(zhì)進行了比較,探究了以泔水油為原料的生物柴油的實用性。
【學位授予單位】：河南工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：O643.36;TE667

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本文編號：1285534