隨著全球性能源短缺與環(huán)境惡化的日益嚴(yán)重,控制汽車尾氣排放,保護(hù)我們?nèi)祟惿鐣?huì)賴以生存的自然環(huán)境已逐漸成為世界各國(guó)亟需解決的頭等大事。世界各國(guó)都從保護(hù)環(huán)境和資源的戰(zhàn)略角度出發(fā),積極探尋發(fā)展清潔安全的可再生能源。生物柴油,即脂肪酸甲酯(FAME),主要通過(guò)動(dòng)植物油脂與短鏈醇酯交換反應(yīng)獲得,其具有無(wú)毒、可生物降解和可再生等諸多優(yōu)點(diǎn),是典型的綠色能源,也被稱為“陽(yáng)光燃料”,是傳統(tǒng)石化柴油的理想替代品。蓖麻油是世界四大不可食用油之一,其含油率為48.1%-52.4%,我國(guó)目前蓖麻油產(chǎn)量世界第三,其是符合我國(guó)國(guó)情的制備生物柴油的理想原料。1.對(duì)蓖麻油的理化性質(zhì)進(jìn)行檢測(cè)分析,蓖麻油的主要理化指標(biāo)為:酸值為0.9mg KOH/g,皂化值為181.5 mg KOH/g,平均分子量為931.2,水含量為0.1%。2.采用物理混合法通過(guò)造粒機(jī)制備獲得介孔球形La_2O_3/NaY固體堿催化劑,研究其在催化蓖麻油與乙醇酯交換制備生物柴油中的催化性能。采用X射線衍射(XRD),掃描電鏡能譜儀(SEM-EDS),N_2吸脫附(BET)等技術(shù)手段對(duì)La_2O_(3/)NaY固體堿催化劑進(jìn)行表征,結(jié)果表明:催化劑(S-La_2O_3/NaY-800)在800 ~oC下煅燒后兼具良好的比表面積、堿性強(qiáng)度和壓碎強(qiáng)度,其中表面活性劑的加入對(duì)La_2O_3在NaY表面的分散和催化劑的孔徑有積極影響。隨后,通過(guò)單因素分析法對(duì)基于La_2O_3/NaY固體堿催化蓖麻油酯交換反應(yīng)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,在優(yōu)化條件醇油摩爾比15:1,催化劑含量10 wt%,反應(yīng)溫度70 ~oC下反應(yīng)50 min后,獲得的最高FAEE產(chǎn)率為84.7%。催化劑的重復(fù)性試驗(yàn)表明La_2O_3/NaY固體堿催化劑可在5次運(yùn)行后仍獲得高于75%的高FAEE產(chǎn)率。3.對(duì)蓖麻油生物柴油的組成和理化性質(zhì)進(jìn)行檢測(cè)分析,蓖麻油生物柴油的主要由蓖麻油酸乙酯、油酸乙酯、棕櫚酸乙酯、硬脂酸乙酯和十六烯酸乙酯組成,其中,蓖麻油酸乙酯的成分占到88.2%。理化性質(zhì)指標(biāo)為:熱值為38 MJ/kg,閃點(diǎn)為168 ~oC,十六烷值為58,粘度為11.2 mm~2/s,密度為915 g/cm~3,酸值為0.3077,凝點(diǎn)為㧟21 ~oC,冷濾點(diǎn)4.9 ~oC,腐蝕性為1。結(jié)果顯示,蓖麻油生物柴油的大多數(shù)理化性質(zhì)符合美國(guó)材料協(xié)會(huì)(ASTM)、歐洲(EN)及中國(guó)(GB)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。
【學(xué)位單位】：山東理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TE667
【部分圖文】：

圖 3.1 NaY 的 XRD 譜圖 (a) NaY 分子篩 (b) La2O3/NaY-600 (c) La2O3/NaY-800 (d) S-La2O3/NaY-800(e) La2O3/NaY-1000Fig. 3.1 The XRD patterns of (a) zeolite NaY (b) La2O3/NaY-600 (c) La2O3/NaY-800 (d) S-La2O3/NaY-800(e) La2O3/NaY-1000在不同溫度下煅燒 La2O3/NaY 催化劑的 XRD 圖譜如圖 3.1 所示。屬于 NaY 沸石典型特征峰出現(xiàn)在相同的 2θ 角為 6.3o，15.6o，23.7o，27.2o，31.5o處。在 600oC 下煅燒的 NaY沸石粉末的 XRD 圖中觀察到相同特征峰（圖 3.1b）。該圖顯示催化劑 La2O3/NaY-600 和La2O3/NaY-800 特征峰與沸石 NaY 粉末基本相同，這意味著 La2O3的摻入不會(huì)改變 NaY 沸石的晶體結(jié)構(gòu)并且?guī)缀鯖]有對(duì)沸石 NaY 晶體產(chǎn)生任何影響（圖 3.11b 和 c）。隨著 La2O3摻入量的增加，NaY 特征峰強(qiáng)度略有下降，這可能與 NaY 沸石的結(jié)晶度降低有關(guān)。當(dāng)煅燒溫度升至 1000oC 時(shí)，可以看出其峰形與 La2O3/NaY-600 和 La2O3/NaY-800 完全不同，未發(fā)現(xiàn)與沸石 NaY 相似的特征峰（圖 3.1e），這表明高溫破壞了沸石 NaY 結(jié)構(gòu)，這也可以通過(guò)SEM 和 BET 分析確認(rèn)。此外，在 XRD 圖中不存在 La2O3衍射峰表明氧化鑭在沸石 NaY 上具有很好的分散程度或以無(wú)定形形式存在[78]。同時(shí)，S-La2O3/NaY-800 的 XRD 圖譜與La2O3/NaY-800 相同。

從鑭元素 EDS 表面分布還可以清楚地看出 S-La2O3/NaY-800 中 La 的分布更加均勻（圖3.2 c，e 和 g）。這表明添加表面活性劑可以有效地避免催化劑在成核過(guò)程聚集形成大塊的結(jié)構(gòu)，這表明表面活性劑的加入對(duì)不同組分之間的均勻混合有積極影響。然而，當(dāng)煅燒溫度升至 1000oC 時(shí)，可以看到其結(jié)構(gòu)明顯不同于 La2O3/NaY-600 和 La2O3/NaY-800 的結(jié)構(gòu)，

山東理工大學(xué)大學(xué)碩士學(xué)位論文 第四章 La2O3/NaY 固體堿催化蓖麻油制備間為 50min）。從圖可以看出，當(dāng)乙醇與油摩爾比從 3:1 增加到 15:1 時(shí)，F(xiàn)AEE 產(chǎn)率從增加到 84.6%，因?yàn)檫^(guò)量乙醇為反應(yīng)的活性分子提供了更多有效碰撞[48]。然而，當(dāng)油的摩爾比進(jìn)一步增加時(shí)，F(xiàn)AEE 產(chǎn)率沒有再顯著增加。原因可能是過(guò)量乙醇分子稀釋了催化劑表面活性位點(diǎn)[97]。因此，在該研究中發(fā)現(xiàn)乙醇與油摩爾比為 15:1 是最

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本文編號(hào)：2816366