【摘要】：生物柴油(Biodiesel)是一類清潔環(huán)保、可再生的生物質(zhì)液體能源,與石化燃料油相比,其中所含有硫元素的量較低,除此之外沒有對(duì)環(huán)境會(huì)造成污染的芳香族烷烴,基于它具有較高的閃點(diǎn)所以在使用過程中不會(huì)輕易地發(fā)生爆炸,再加上生物柴油的十六烷值高,燃燒性能好等優(yōu)點(diǎn),使得生物柴油成為一種石化柴油的良好替代能源。生物柴油一般通過植物油與甲醇的酯交換或酯化反應(yīng)制得,工業(yè)中通過酯化反應(yīng)生產(chǎn)生物柴油一般采用均相酸堿催化劑,其具有轉(zhuǎn)化率高、反應(yīng)速度快等優(yōu)點(diǎn),但是也存在設(shè)備腐蝕、廢液多、催化劑不易回收利用、環(huán)境污染等缺點(diǎn)。研究高效,利于回收的固體酸催化劑對(duì)我國(guó)生物柴油產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有重要的意義。本文嘗試研究了將磺酸化的高分子鏈通過共價(jià)接枝的方法接枝到多壁碳納米管上獲得的一系列聚合物與多壁碳納米管的復(fù)合材料。其中包括CNT-PVSAIC, CNT-PVSAPC以及CNT-PSSA。 CNT-PVSAIC和CNT-PVSAPC都包含磺酸基官能化的陽離子聚電解質(zhì)刷。而CNT-PSSA是由磺酸基改性的陰離子型的聚電解質(zhì)刷組成。三酸甘油酯與甲醇的酯交換反應(yīng)以及油酸與甲醇的酯化反應(yīng)是制備生物柴油的典型反應(yīng)。在三酸甘油酯與甲醇的反應(yīng)以及油酸與甲醇的反應(yīng)中,所得的CNT-P-SO3H復(fù)合材料作為碳基固體酸催化劑對(duì)反應(yīng)有良好的催化性能。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明,催化劑的催化活性與它的酸性有關(guān)。為了提高CNT的分散性和調(diào)節(jié)催化劑的酸度,共價(jià)接枝的方法很方便地在CNT表面接枝各種聚電解質(zhì)。通過各種表征手段對(duì)CNT-P-SO3H材料的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)進(jìn)行表征,得出其優(yōu)秀的催化性能歸功于介孔結(jié)構(gòu)以及CNT外表面包裹一層P-S03H高分子,提供了密集且均一的活性位點(diǎn)。除此之外,表面裸露的活性位點(diǎn)有利于反應(yīng)物之間的接觸,并能促使溶劑脫離催化劑。這些性能優(yōu)點(diǎn)使得CNT-P-SO3H復(fù)合材料作為碳基固體酸催化劑成為利于酯交換反應(yīng)和酯化反應(yīng)制備生物柴油的首要選擇。
[Abstract]:Biodiesel is a kind of clean, renewable biomass liquid energy that contains less sulfur than petrochemicals and no aromatic alkanes that pollute the environment. Because of its high flash point, it will not explode easily in the process of use, plus the advantages of high cetane number and good combustion performance of biodiesel, which makes biodiesel a good alternative energy for petrochemical diesel. Biodiesel is generally prepared by transesterification or esterification of vegetable oil and methanol. In industry, homogeneous acid-base catalyst is used to produce biodiesel by esterification reaction, which has the advantages of high conversion rate and fast reaction speed. But also has the equipment corrosion, the waste liquid many, the catalyst is not easy to recycle, the environment pollution and so on shortcoming. It is of great significance for the development of biodiesel industry to study solid acid catalyst with high efficiency and good recovery. In this paper, a series of polymer composites with multi-walled carbon nanotubes (MWNTs) were prepared by covalent grafting of sulfated polymer chains onto multi-walled carbon nanotubes (MwCNTs). These include CNT-PVSAICPC, CNT-PVSAPC and CNT-PSSA. Both CNT-PVSAIC and CNT-PVSAPC contain sulfonic functionalized cationic polyelectrolyte brushes. CNT-PSSA is composed of sulfonic acid modified anionic polyelectrolyte brushes. Transesterification of triglycerides with methanol and esterification of oleic acid with methanol are typical reactions for the preparation of biodiesel. In the reaction of triglyceride with methanol and oleic acid with methanol, the CNT-P-SO3H composite has good catalytic performance as a carbon-based solid acid catalyst. Experimental data show that the catalytic activity of the catalyst is related to its acidity. In order to improve the dispersion of CNT and adjust the acidity of the catalyst, the covalent grafting method is convenient to graft various polyelectrolytes on CNT surface. The structure and properties of CNT-P-SO3H materials were characterized by various characterization methods. The excellent catalytic properties of CNT-P-SO3H materials were attributed to the mesoporous structure and a layer of P-S03H polymer coated on the outer surface of CNT, which provided dense and uniform active sites. In addition, the surface exposed active sites are favorable to the contact between reactants and can promote the solvent to separate from the catalyst. These properties make CNT-P-SO3H composite as a carbon-based solid acid catalyst as the first choice for esterification and transesterification to prepare biodiesel.
【學(xué)位授予單位】：華東理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TE667

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 ;生物柴油[J];廣西輕工業(yè);2000年04期

2 許俊霞;美軍開始使用生物柴油[J];石油煉制與化工;2001年11期

3 ;21世紀(jì)的清潔能源──生物柴油[J];北京工商大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2001年04期

4 ;生物柴油[J];技術(shù)與市場(chǎng);2001年08期

5 譚天偉,王芳,鄧立,徐家立,王麗娟;生物柴油的生產(chǎn)和應(yīng)用[J];現(xiàn)代化工;2002年02期

6 冀星 ,郗小林 ,劉洪;海南正和生物能源公司開發(fā)的生物柴油通過專家鑒定[J];中國(guó)工程科學(xué);2002年12期

7 朱曾惠;重新活躍起來的生物柴油[J];化工新型材料;2002年08期

8 ;保加利亞開始使用“生物柴油”[J];交通環(huán)保;2002年02期

9 柏杰;發(fā)展生物柴油大有可為[J];中國(guó)科技產(chǎn)業(yè);2002年09期

10 李一;棕油新用途[J];世界熱帶農(nóng)業(yè)信息;2002年02期

相關(guān)會(huì)議論文 前10條

1 ;海藻基生物柴油最新進(jìn)展[A];節(jié)能減排論壇——福建省科協(xié)第八屆學(xué)術(shù)年會(huì)衛(wèi)星會(huì)議論文�？痆C];2008年

2 黃鳳洪;危文亮;郭萍梅;;我國(guó)生物柴油原料選擇與制造技術(shù)發(fā)展對(duì)策[A];2008中國(guó)生物質(zhì)能源技術(shù)路線標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)論壇論文集[C];2008年

3 樓狄明;;生物柴油在車用柴油機(jī)上的應(yīng)用研究與示范[A];2008中國(guó)生物質(zhì)能源技術(shù)路線標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)論壇論文集[C];2008年

4 趙鵬;;生物柴油的生產(chǎn)應(yīng)用及發(fā)展綜述[A];中國(guó)汽車工程學(xué)會(huì)燃料與潤(rùn)滑油分會(huì)第13屆年會(huì)論文集[C];2008年

5 王永紅;劉泉山;周旭光;徐小紅;;生物柴油基本性能研究[A];中國(guó)汽車工程學(xué)會(huì)燃料與潤(rùn)滑油分會(huì)第13屆年會(huì)論文集[C];2008年

6 張治林;;生物柴油的生產(chǎn)及應(yīng)用[A];中國(guó)石油和石化工程研究會(huì)第八屆年會(huì)文集[C];2004年

7 蘇有勇;戈振揚(yáng);張無敵;施衛(wèi)省;;生物柴油的研究生產(chǎn)現(xiàn)狀和發(fā)展前景[A];農(nóng)業(yè)工程科技創(chuàng)新與建設(shè)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)——2005年中國(guó)農(nóng)業(yè)工程學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)年會(huì)論文集第四分冊(cè)[C];2005年

8 曹文明;;生物柴油國(guó)內(nèi)外研究應(yīng)用綜述[A];上海市糧油學(xué)會(huì)2005年學(xué)術(shù)年會(huì)論文匯編[C];2005年

9 ;美國(guó)公司稱用“光合作用”直接造出生物柴油[A];第五屆(2012)中國(guó)油脂化工行業(yè)年會(huì)論文集（補(bǔ)充）[C];2012年

10 蘭昊;魏東盛;邢來君;李明春;;采用真菌油脂制備生物柴油的研究[A];中國(guó)菌物學(xué)會(huì)第四屆會(huì)員代表大會(huì)暨全國(guó)第七屆菌物學(xué)學(xué)術(shù)討論會(huì)論文集[C];2008年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前10條

1 張小明;生物柴油:綠色產(chǎn)業(yè)[N];中國(guó)工業(yè)報(bào);2004年

2 邱美輝;福建生物柴油產(chǎn)業(yè)化基地建成[N];中國(guó)化工報(bào);2002年

3 孫俊波;生物柴油：未來能源的理想選擇[N];中國(guó)化工報(bào);2003年

4 姚鶴;生物柴油需求將迅速增長(zhǎng)[N];中國(guó)化工報(bào);2003年

5 郝穎;生物柴油研發(fā)步入快車道[N];中國(guó)化工報(bào);2004年

6 郭新文;巴西推廣生物柴油[N];中國(guó)環(huán)境報(bào);2004年

7 本報(bào)記者 劉曉星;專家看好生物柴油發(fā)展前景[N];中國(guó)環(huán)境報(bào);2005年

8 薛冬;發(fā)展生物柴油具有戰(zhàn)略意義[N];中國(guó)汽車報(bào);2003年

9 葛蘊(yùn)珊;生物柴油能否在我國(guó)推廣[N];中國(guó)汽車報(bào);2003年

10 韓德奇 徐國(guó)英 徐公林 劉惠麗;生物柴油發(fā)展空間巨大[N];中國(guó)石化報(bào);2002年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 劉夢(mèng)琪;鈣基非均相堿催化酯交換生產(chǎn)生物柴油的性能與機(jī)理研究[D];山東大學(xué);2015年

2 馬桂霞;固體催化劑的制備及其催化轉(zhuǎn)化普通小球藻制備生物柴油的研究[D];山東大學(xué);2015年

3 吳學(xué)華;竹炭基固體酸—磁性固體堿兩步法催化多花小桐子油制備生物柴油的研究[D];昆明理工大學(xué);2015年

4 李一哲;兩步法制備生物柴油隨機(jī)動(dòng)力學(xué)模型及低溫流動(dòng)性改進(jìn)評(píng)價(jià)研究[D];昆明理工大學(xué);2015年

5 張庭婷;中國(guó)微藻生物柴油全生命周期“2E&W”分析[D];上海交通大學(xué);2014年

6 馬英群;以餐飲廢油為原料制備生物柴油及其副產(chǎn)物利用的研究[D];北京科技大學(xué);2016年

7 陳昊;生物柴油/柴油混合燃料及生物柴油摻水微乳化燃料性能研究[D];長(zhǎng)安大學(xué);2008年

8 梁學(xué)正;生物柴油的綠色合成[D];華東師范大學(xué);2009年

9 李琴;酶法制備生物柴油新工藝及其高值化技術(shù)探索[D];華中科技大學(xué);2010年

10 陳文偉;烏桕梓油制備生物柴油的研究[D];南昌大學(xué);2006年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 張龍?jiān)?丁醇萃取發(fā)酵耦聯(lián)生產(chǎn)“改良型”生物柴油過程的性能優(yōu)化研究[D];江南大學(xué);2008年

2 劉津;生物柴油在直噴式柴油機(jī)上的燃燒和排放特性研究[D];長(zhǎng)安大學(xué);2008年

3 張琦;生物柴油添加比例對(duì)輕型柴油機(jī)性能及排放影響的研究[D];吉林大學(xué);2009年

4 徐元浩;生物柴油的實(shí)用性研究[D];武漢理工大學(xué);2005年

5 李忠亮;大豆生物柴油的制取及其在柴油機(jī)上的試驗(yàn)研究[D];武漢理工大學(xué);2008年

6 蔡櫻英;生物柴油的制備及其臺(tái)架驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)研究[D];昆明理工大學(xué);2009年

7 丁相城;不同大氣壓力下增壓中冷柴油機(jī)燃用生物柴油的工作過程研究[D];昆明理工大學(xué);2009年

8 陳貴升;高原環(huán)境下車用柴油機(jī)燃用生物柴油的試驗(yàn)研究[D];昆明理工大學(xué);2009年

9 肖行川;應(yīng)用生物柴油修復(fù)原油污染海灘的模擬研究[D];青島理工大學(xué);2010年

10 劉淑娟;乳化生物柴油的研制及其性能研究[D];昆明理工大學(xué);2011年

，

本文編號(hào)：2132849