【摘要】：在這個經濟飛速發(fā)展的時代,人們的總體生活水平不斷提高,對物質的需求也在日益增長,為了維持經濟發(fā)展所需要的能源,全世界對化石能源的過度利用已造成無法挽回的局面,由化石能源引起的環(huán)境問題更加難以解決,近幾十年,可持續(xù)發(fā)展的概念在人類意識里逐漸形成,開始尋找和開發(fā)更加清潔的可再生能源。其中,生物柴油是可再生能源的研究熱點,因其具有良好的安全性,燃燒性能和再生性能,成為可替代化石燃料的綠色能源,有助于降低人類對化石能源的依賴性。麻瘋樹是一種耐旱型木本植物,適合在困難環(huán)境下生長,栽植簡單,生長迅速,利用成本較低的麻瘋樹油制備出麻瘋樹生物柴油,制備出的生物柴油主要成分是脂肪酸甲酯(FAME),但大量的多元不飽和脂肪酸甲酯造成生物柴油的抗氧化能力差,實際應用仍然受到限制,可以對麻瘋樹生物柴油進行加氫并提高其使用性能,本研究工作,以工業(yè)成本較低的Raney-Ni催化劑,異丙醇為供氫體,水作溶劑,對微波輔助麻風樹生物柴油的催化轉移加氫(CTH)反應進行系統(tǒng)的研究,將微波探索性的引入生物柴油的CTH反應中,避免傳統(tǒng)高溫高壓等苛刻的加氫條件,實現(xiàn)溫和條件下可控選擇加氫,優(yōu)化了等溫下和非等溫下的最佳工藝條件,考察不同工藝條件對麻瘋樹生物柴油組分的影響,探討了微波對催化劑的影響,結合SEM、XRD、FTIR和熱重分析對反應前后Raney-Ni催化劑進行表征分析,并探討其失活原因。最后,探討不同供氫體對催化轉移加氫(CTH)的影響,結合麻瘋樹生物柴油的GC-MS分析,確定微波輔助Raney-Ni對麻瘋樹生物柴油催化轉移加氫的反應機理,研究成果為麻瘋樹生物柴油的生產工業(yè)利用提供參考,主要研究結果如下:(1)在等溫條件下,采用微波輔助Raney-Ni對麻瘋樹生物柴油催化轉移加氫的,通過氣相色譜分析不同條件下麻瘋樹生物柴油的組分,建立了校正歸一化法的定量方法,確定最佳條件為催化劑用量8 wt.%,反應溫度85 ℃,異丙醇用量24g,溶劑水用量80 g,攪拌速度400rpm。并在等溫條件下考察了不同溫度下麻瘋樹生物柴油組分隨反應時間的變化,等溫下微波輔助Raney-Ni對麻瘋樹生物柴油催化轉移加氫可以很好地描述為擬一級動力學模型,獲取了不同溫度下的動力學參數(shù)。微波作為熱源,Raney-Ni作為催化劑,水作為溶劑,異丙醇作為供氫體的CTH是麻瘋樹油生物柴油加氫的有效途徑。(2)等微波功率下,采用微波輔助Raney-Ni對麻瘋樹生物柴油催化轉移加氫的最佳工藝條件為催化劑用量12 wt.%,微波功率150 W,異丙醇用量24 g,溶劑水用量80g,攪拌速率200 rpm。并考察不同微波功率下,生物柴油組分隨反應時間和反應溫度的變化曲線,發(fā)現(xiàn)在微波功率150 W反應40 min時生物柴油的C18:2含量為2.74 wt.%,C18:1和C18:0的含量分別為77.46 wt.%和8.33 wt.%,此時生物柴油性能達到一個較為良好的狀態(tài)�？疾炝朔堑葴貏恿W,并獲取了不同微波功率下的動力學參數(shù)。(3)考察了微波對Raney-Ni催化劑性能的影響,發(fā)現(xiàn)微波溫度越高,對Raney-Ni催化劑性能越不利,且對比傳統(tǒng)加熱,微波對催化劑性能有著抑制作用。對比了不同供氫體對微波輔助麻瘋樹生物柴油催化轉移加氫的影響,發(fā)現(xiàn)一級醇(伯醇)作為供氫體時不如二級醇(仲醇),且三級醇并不適合作為供氫體。此外,甲酸,甲酸鈉和甲酸銨作為供氫體在Raney-Ni催化轉移加氫中均無效果,所以微波輔助Raney-Ni對麻瘋樹生物柴油催化轉移加氫供氫體的最佳選擇為仲醇,采用不同仲醇在微波加熱和傳統(tǒng)加熱下對比發(fā)現(xiàn),微波加熱有助于CTH的反應速率,且微波加熱選擇性加快了 C18:2到C18:1的反應速率,微波加熱擁有更高的C18:1選擇性。對催化劑進行SEM,XRD,FTIR和熱重表征分析,發(fā)現(xiàn)催化劑失活的原因是反應后催化劑表面沉積物的增加。最后,用六元環(huán)過渡態(tài)理論描述了微波輔助Raney-Ni對麻瘋樹生物柴油催化轉移加氫的反應機理。
【圖文】：

進行的必要條件，其中任一物質的作用過強均會影響反應的進行。多相ＣＴＨ的反應機逡逑理相對復雜，目前學術上比較有代表性的是Ｊｏｈｎｓｔｏｎｅ等［３４１基于均相反應機理提出的多逡逑相ＣＴＨ機理。以Ｐｄ金屬催化劑為例，如圖１－４所示，首先可能供氫體和受體和分別與逡逑兩個或一個Ｐｄ原子進行加成反應，供氫體脫出氫，然后再進行氫轉移。當?shù)诙䝼�氫原逡逑子轉移到受體的時候，或會形成一個五元環(huán)過渡態(tài)，這時反應同一個Ｐｄ原子進行，也逡逑可能形成六元環(huán)過渡態(tài)，這是反應會在兩個Ｐｄ原子位上發(fā)生，過渡態(tài)結構如圖１－５所逡逑７Ｊｎ0逡逑Ｈ２Ｄ邋＋邋Ｐｄ邋—？邋Ｈ邋—邋Ｐｄ邋—邋ＤＨ逡逑Ｈ邋—邋Ｐｄ邋—邋ＤＨ邋＋邋Ａ邋Ｈ邋—邋Ｐｄ邋—邋ＤＨ邋——－ＨＡ邋—邋Ｐｄ邋—邋ＤＨ邋—Ｈ２Ａ邋—邋Ｐｄ邋ＤＨ逡逑Ａ逡逑圖１￣４多相催化轉移加氫反應機理逡逑Ｆｉｇ．邋１－４邋Ｈｅｔｅｒｏｇｅｎｅｏｕｓ邋ｃａｔａｌｙｔｉｃ邋ｔｒａｎｓｆｅｒ邋ｈｙｄｒｏｇｅｎａｔｉｏｎ邋ｒｅａｃｔｉｏｎ邋ｍｅｃｈａｎｉｓｍ逡逑Ｒ邋Ｒ逡逑ＨＡ＾—Ｐｄ邐／ＴＸＸ７逡逑／邋Ｖ）／Ｒ邋＼邋＼／邐＼／Ｒ逡逑Ｈ邐Ｃ邐ＣＨ－Ｃ邐Ｃ——Ｒ逡逑＾邐／逡逑＼邋0邋’邐Ｒ邐Ｐｄ邋—邋Ｐｄ逡逑／邋＼逡逑五元環(huán)過渡態(tài)邐六元環(huán)過渡態(tài)逡逑圖１－５過渡態(tài)逡逑Ｆｉｇ．邋１－５邋Ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ邋ｓｔａｔｅ逡逑Ｊｏｈｎｓｔｏｎｅ等Ｍ人提出的ＣＴＨ反應機理再后來得到了很多的學者認可

２．２結果與討論逡逑２．２．１校正因子的測定逡逑麻瘋樹生物柴油的ＧＣ－ＭＳ分析如圖２－１所示，其成份組成如表２－３所示。逡逑２．００Ｅ７邐逡逑１．７５Ｅ７邋－逡逑１．５０Ｅ７邋－邐ｓｏ逡逑１．２５Ｅ７邋－邐Ｓｉ逡逑１．００Ｅ７邋－逡逑７．５０Ｅ６邋－邐ｇ逡逑５．００Ｅ６邋－邐？逡逑２．５０Ｅ６邋－邐Ｓ逡逑０．００邋Ｌｉ邐１邐１邐ｌＵ＿ｌ邐１邐１邐１邐逡逑６邐９邐１２邐１５邐１８邐２１邐２４邐２７邐３０逡逑Ｒｅｔｅｎｔｉｏｎ邋ｔｉｍｅ邋（ｍｉｎ）逡逑圖２－１麻瘋樹生物柴油ＧＣ－ＭＳ圖逡逑Ｆｉｇ．邋２－１邋ＧＣ－ＭＳ邋ｏｆ邋Ｊａｔｒｏｐｈａ邋ｏｉｌ邋ｂｉｏｄｉｅｓｅｌ逡逑表２－３麻瘋樹生物柴油的組分逡逑Ｔａｂｌｅ邋２－３邋Ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ邋ｏｆ邋Ｊａｔｒｏｐｈａ邋ｏｉｌ邋ｂｉｏｄｉｅｓｅｌ逡逑＾邐．邋．邐Ｒｅｔｅｎｔｉｏｎ邋ｔｉｍｅ邋Ｓｉｍｉｌａｒｉｔｙ邋Ｃｏｎｔｅｎｔ逡逑Ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ逡逑邐（ｍｉｎ）邐（％）邐（ｗｔ．°／0）逡逑Ｃ１６：ｌ邐１４．２８邐９９邐０．８５逡逑Ｃ１６：０邐１４．５０邐９８邐１９．２９逡逑Ｃ１８：２邐１６．１２邐９９邐３４．８２逡逑ｃ－Ｃ１８：ｌ邐１６．２０邐９９邐３６．５４逡逑Ｃ１８：Ｑ邐１６．４２邐９９邐８．５０逡逑ａ邋Ｍｅａｓｕｒｅｄ邋ｂｙ邋ＧＣ－ＭＳ逡逑通過ＧＣ－ＭＳ可確定麻瘋樹生物柴袖的主要成份為棕櫚酸甲酯、亞油酸甲酯、油酸逡逑甲酯、硬脂酸甲酯，，生物柴油中并未含有反式的油酸甲酯，由于歸一化法只能組略計算逡逑各組分的含量
【學位授予單位】：廣西大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TE667

【參考文獻】

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本文編號：2619964