生物柴油具有環(huán)境污染小,可再生,安全性能高等優(yōu)點,是一種重要的具有工業(yè)化生產(chǎn)前景的新型能源。對于生物柴油的制備,油脂的提取與催化劑的選擇有著重要的作用。傳統(tǒng)的制備過程,原料價格貴,提取成本高,限制了生物柴油的工業(yè)化生產(chǎn)。所以,找到價格便宜的原料和開發(fā)成本低廉的制備方法對生物柴油走向市場化具有非常重要的意義。由于微藻油脂含量高和產(chǎn)量大,因此在新一代制備生物柴油的研究中具有的潛在應用價值引起了研究者的廣泛關注。固體酸催化劑是制備生物柴油常用的催化劑之一,相比于均相酸催化劑,它具有易分離、腐蝕小、可重復利用等優(yōu)點,和堿催化劑比又排除了對反應物酸值的要求,適用性更廣,但是目前的固體酸催化劑活性不高,需要較高的反應溫度。在研究制備催化活性更高的催化劑的過程中,我們發(fā)現(xiàn)以微藻為原料,一步合成生物柴油是眾多合成方法中最有發(fā)展前景的工藝路線。因此本文的工作就分為了以下幾部分:首先,測定了微藻的油脂含量(占干重的18.3%),油脂含量理想,可以作為制備生物柴油的原料。其次,本文通過骨架法制備了磺酸碳納米片和納米片狀SO_4~(2-)/ZrO_2固體酸兩種固體酸催化劑。探究了不同磺化條件、煅燒時間對所得催化劑催化活性的影響,發(fā)現(xiàn):1)以硼酸和明膠制備的碳納米片,經(jīng)磺化煅燒(溫度為500oC,時間為1h)后可得酸量為6.0 mmol·g~(-1)的磺酸碳納米片,將其用于催化大豆油制備生物柴油,可獲得48.1%的產(chǎn)率;2)以Zr(NO_3)_4·5H_2O為前驅(qū)體,葡萄糖和尿素為模板,磺化后經(jīng)煅燒(700oC,3 h)可得pH在-2~+3之間的酸量為0.054的納米片狀SO_4~(2-)/ZrO_2固體酸,將其用于催化大豆油制備生物柴油,可獲得40.3%的產(chǎn)率�；诖�,總結(jié)磺酸量對催化活性的影響為:1)磺酸碳納米片為催化劑時,酸量與生物柴油的產(chǎn)率呈現(xiàn)正相關性,酸量越高催化活性越好;2)SO_4~(2-)/ZrO_2固體酸為催化劑時,經(jīng)300~700oC煅燒3 h的催化劑酸量相同,但是生物柴油的產(chǎn)率不同,納米片層結(jié)構更好的催化劑具有更好的催化活性;3)磺酸碳納米片含有兩種酸性官能團(-SO_3H和-OH),其中-SO_3H占主要部分。此外,還考察了反應條件對催化劑催化活性的影響,磺酸碳納米片最優(yōu)的反應溫度為90oC,醇油摩爾比為12:1;SO_4~(2-)/ZrO_2固體酸最優(yōu)的反應溫度為120oC,醇油摩爾比為12:1。同時將活性較優(yōu)的磺酸碳納米片和SO_4~(2-)/ZrO_2固體酸與均相酸催化劑H_2SO_4作比較,在催化劑質(zhì)量相同時,磺酸碳納米片的催化活性接近于硫酸的催化活性,而SO_4~(2-)/ZrO_2固體酸的催化穩(wěn)定性較好。嘗試微波輔助酯交換反應,將700oC煅燒制得的SO_4~(2-)/ZrO_2固體酸用于微藻制備生物柴油,在微波輻射條件下反應40 min,產(chǎn)率為21.5%。
【學位單位】：浙江工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：O643.36;TE667
【文章目錄】：
摘要
ABSTRAST
第一章 文獻綜述
    1.1 引言
    1.2 微藻制備生物柴油的研究現(xiàn)狀
    1.3 藻種篩選
    1.4 微藻培養(yǎng)和采收
    1.5 微藻的破壁提油
    1.6 微藻油脂的轉(zhuǎn)化
        1.6.1 酸催化法
        1.6.2 堿催化法
        1.6.3 酶催化法
        1.6.4 超臨界甲醇法
    1.7 立題依據(jù)和研究思路
        1.7.1 立題依據(jù)及意義
        1.7.2 研究思路和內(nèi)容
第二章 實驗方法
    2.1 實驗儀器及試劑
    2.2 催化劑的制備
    2.3 催化劑的表征
        2.3.1 傅里葉紅外光譜（FT-IR）
2物理吸附實驗（BET）'>        2.3.2 N₂物理吸附實驗（BET）
        2.3.3 X射線衍射分析（XRD）
        2.3.4 場發(fā)射掃描電子顯微鏡（FE-SEM）
    2.4 催化劑的活性評價
    2.5 產(chǎn)物的分析與計算方法
        2.5.1 色譜條件
        2.5.2 外標曲線的繪制（外標法）
        2.5.3 微藻油脂含量的測定
        2.5.4 計算方法
        2.5.5 實驗結(jié)果
第三章 磺酸碳納米片的研究
    3.1 前言
    3.2 反應機理的探討
    3.3 磺酸碳納米片的合成
    3.4 催化劑酸量的測定
    3.5 結(jié)果與討論
        3.5.1 催化劑制備機理探討
        3.5.2 催化劑的FT-IR表征結(jié)果與討論
        3.5.3 催化劑的SEM表征結(jié)果與討論
        3.5.4 催化劑的BET表征結(jié)果與討論
        3.5.5 催化劑制備條件對酸量和催化活性的影響
        3.5.6 反應條件對催化活性的影響
        3.5.7 催化劑穩(wěn)定性的考察
    3.6 本章小結(jié)
4
2-/ZrO₂固體酸的研究'>第四章 納米片狀SO4
2-/ZrO₂固體酸的研究
    4.1 前言
4
2-/ZrO₂固體酸的合成'>    4.2 SO_{4
2-/ZrO2固體酸的合成
    4.3 催化劑酸量的測定
    4.4 結(jié)果與討論
        4.4.1 催化劑制備機理探討
        4.4.2 催化劑的FT-IR表征結(jié)果與討論
        4.4.3 催化劑的SEM表征結(jié)果與討論
        4.4.4 催化劑的BET表征結(jié)果與討論
        4.4.5 催化劑的XRD表征結(jié)果與討論
        4.4.6 催化劑制備條件對酸量和催化活性的影響
        4.4.7 反應條件對催化活性的影響
        4.4.8 催化劑穩(wěn)定性的考察
2}SO₄催化活性比較'>        4.4.9 與H₂SO₄催化活性比較
        4.4.10 催化劑在微藻制備生物柴油中的應用
    4.5 本章小結(jié)
第五章 結(jié)論與展望
    5.1 結(jié)論
    5.2 展望
參考文獻
附錄
    1.作者簡介
    2.撰寫的文章目錄
致謝

【相似文獻】

相關期刊論文 前10條

1 王永紅;劉泉山;周旭光;;生物柴油排放性能的研究[J];潤滑油與燃料;2009年Z3期

2 高慶;;生物柴油及生產(chǎn)概述[J];揚州工業(yè)職業(yè)技術學院學報;2007年01期

3 王永紅;劉泉山;周旭光;;生物柴油橡膠相容性研究[J];潤滑油與燃料;2009年Z2期

4 王永紅;劉泉山;周旭光;蔡進;;生物柴油清凈性能的研究[J];潤滑油與燃料;2010年Z1期

5 尚業(yè)雄;;淺談生物柴油的發(fā)展現(xiàn)狀[J];中國石油和化工標準與質(zhì)量;2018年23期

6 孫善林;郭強;寧守儉;;國內(nèi)外生物柴油質(zhì)量標準發(fā)展情況與分析[J];精細與專用化學品;2019年02期

7 李彥;;新興柴油替代品——棕櫚油甲酯作為生物柴油[J];中國林業(yè)產(chǎn)業(yè);2017年03期

8 姚東陽;;生物柴油銷售[J];化學工程與裝備;2018年04期

9 崔玉;;生物柴油的研究意義及原料[J];科技風;2018年19期

10 黃靜;劉國華;盧永娟;;生物柴油的研究現(xiàn)狀及進展[J];廣東化工;2018年12期

相關博士學位論文 前10條

1 孫楊;有機堿試劑參與下的在線衍生化—氣相色譜/質(zhì)譜法分析有機酸與酯類物質(zhì)的研究[D];浙江工業(yè)大學;2013年

2 蘇楓;微生物脂肪酶的固定化新技術及在生物柴油制備中的應用[D];華中科技大學;2017年

3 范艷利;高載磁性碳納米管固定化微生物脂肪酶及其在生物柴油制備中的應用[D];華中科技大學;2017年

4 應好;超支化聚縮水甘油水凝膠在酶促法制備生物柴油中的應用研究[D];浙江大學;2018年

5 吳煉;均相堿催化酯交換反應制備生物柴油過程強化研究[D];廣西大學;2016年

6 李莉;基于生物柴油和戊醇的燃料設計及其燃燒和排放特性研究[D];清華大學;2016年

7 陳文偉;烏桕梓油制備生物柴油的研究[D];南昌大學;2006年

8 鐘耕;綠色工藝制備生物柴油探索[D];中國農(nóng)業(yè)科學院;2007年

9 牟英;生物柴油和1，3-丙二醇偶聯(lián)生產(chǎn)工藝的研究[D];大連理工大學;2007年

10 吳蘇喜;油菜生物柴油的酶促合成新技術研究[D];湖南農(nóng)業(yè)大學;2007年

相關碩士學位論文 前10條

1 陳俏;沙生植物長柄扁桃油制備生物柴油及中試放大研究[D];西北大學;2012年

2 張潔;城市污水處理廠脫水初沉污泥制取生物柴油的試驗研究[D];西安建筑科技大學;2017年

3 方正;高效催化微藻制備生物柴油的研究[D];浙江工業(yè)大學;2018年

4 吳煜;生物柴油加氫脫氧制備烴類液體燃料的研究[D];浙江工業(yè)大學;2018年

5 張力;生物柴油副產(chǎn)物甘油的能源再利用研究[D];華南理工大學;2018年

6 王亞君;能源微藻濕藻體生物柴油制取工藝研究[D];山西農(nóng)業(yè)大學;2017年

7 劉天聰;鋁基K/Ni-Mg-Al復合金屬氧化物的制備及其酯交換性能[D];東北石油大學;2018年

8 申加旭;地溝油及其生物柴油工業(yè)爐窯內(nèi)霧化特性模擬研究[D];昆明理工大學;2018年

9 陳陽;生物柴油/正丁醇混合燃料燃燒與排放特性的試驗與數(shù)值仿真[D];長安大學;2018年

10 魏有濤;噴油系統(tǒng)參數(shù)對生物柴油噴嘴內(nèi)流動及噴霧特性影響的數(shù)值模擬研究[D];長安大學;2018年

本文編號：2864387

suoshi