本文關(guān)鍵詞：磁性鈣基固體堿的設(shè)計(jì)及其催化酯交換合成生物柴油

  更多相關(guān)文章： 非均相催化 磁性固體堿 生物柴油 酯交換反應(yīng)

【摘要】：生物柴油作為一種新型的生物質(zhì)清潔能源,具有環(huán)保性和可再生性。以磁性鈣基固體堿催化酯交換反應(yīng)合成生物柴油,不僅解決了傳統(tǒng)均相催化劑與產(chǎn)物難分離以及廢液污染環(huán)境等問題,同時(shí)具有對(duì)設(shè)備無腐蝕、催化活性高、易于磁分離和重復(fù)利用性好等優(yōu)點(diǎn)。本論文主要研究了四類新型的固體堿催化劑,并且對(duì)催化劑進(jìn)行了表征測(cè)試以及催化合成生物柴油的活性探究。根據(jù)鈣鎂之間存在的協(xié)同作用能夠提高氧化鈣的催化活性的思想,探究了以鐵酸鎂為磁核的催化劑。該催化劑在大豆油和甲醇酯交換合成生物柴油的過程中具有較高的催化活性。在催化劑用量1.0 wt.%,醇油摩爾比12:1,反應(yīng)溫度70 oC,反應(yīng)時(shí)間3 h的反應(yīng)條件下,CaO@MgFe2O4催化劑的生物柴油產(chǎn)率為98.3%。在酯交換反應(yīng)中,CaO@MgFe2O4催化劑相對(duì)于純氧化鈣具有更好的催化活性、耐酸性和耐水性。相對(duì)于純CaO而言,該磁性催化劑在外加磁場(chǎng)的條件下就可以在反應(yīng)完成后進(jìn)行回收分離,并且在重復(fù)使用5次時(shí),催化產(chǎn)率仍能達(dá)到89.7%。這表明CaO@MgFe2O4催化劑有很好的穩(wěn)定性和再循環(huán)使用能力。這些優(yōu)越的表現(xiàn)可歸因于鈣和鎂之間的協(xié)同作用。通過使用草酸鈣和草酸鎂作為前驅(qū)體制備了一種新型鈣鎂混合氧化物催化劑,并將其應(yīng)用于大豆油的酯交換反應(yīng)中。通過分析結(jié)果可知,該催化劑具有規(guī)整的塊狀結(jié)構(gòu)并且相對(duì)于純氧化鈣具有更好的耐水性能。同時(shí),該CaO-MgO具有更多的堿活性位在甲醇活化過程中提供了更高的催化活性。在以Ca/Mg摩爾比1:3的CaO-MgO作為催化劑,最佳反應(yīng)條件:催化劑用量1.0 wt.%,醇油摩爾比12:1,70 oC的溫度下反應(yīng)2 h時(shí),得到最高的生物柴油產(chǎn)率98.4%。這種穩(wěn)定的固體堿催化劑在重復(fù)使用5次時(shí),催化產(chǎn)率仍能高于90.0%,這說明混合氧化物CaO-MgO催化劑具有良好的可重復(fù)使用性。通過以草酸鹽為前驅(qū)體合成了一種以CaO-MgO作為活性組分,以CoFe2O4作為磁核的磁性固體堿催化劑,并用于大豆油與甲醇的酯交換反應(yīng)中。對(duì)制備的磁性固體堿催化劑進(jìn)行了磁滯回線、X-射線衍射(XRD)、CO2-TPD及透射電鏡(TEM)表征。考察了不同核殼物質(zhì)的量比、焙燒溫度、反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間、醇油摩爾比以及催化劑用量等因素對(duì)大豆油轉(zhuǎn)化為生物柴油產(chǎn)率的影響。結(jié)果表明,當(dāng)核殼摩爾比為1:6、焙燒溫度為700 oC、反應(yīng)溫度65 oC、反應(yīng)時(shí)間3 h、醇油物質(zhì)的量比12:1、催化劑為大豆油質(zhì)量的1.0 wt.%時(shí),生物柴油最大產(chǎn)率為98.1%。該催化劑在重復(fù)利用4次時(shí)生物柴油的產(chǎn)率仍高于90.0%。制備了具有磁性和催化活性的雙功能催化劑CaO包裹鐵酸鍶,用于催化大豆油酯交換制備生物柴油的清潔生產(chǎn)過程。對(duì)CaO包裹鐵酸鍶進(jìn)行了XRD、TEM、磁性和CO2-TPD等表征分析,探討了該催化劑的重復(fù)利用性能。通過透射電鏡圖片可知該催化劑具有類似于包裹形式的結(jié)構(gòu)。在催化劑用量0.5 wt.%,醇油摩爾比12:1,反應(yīng)溫度70oC,反應(yīng)2 h的條件下生物柴油產(chǎn)率可達(dá)94.9%。
【關(guān)鍵詞】：非均相催化 磁性固體堿 生物柴油 酯交換反應(yīng)
【學(xué)位授予單位】：江南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：O643.36;TE667
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 第一章 緒論9-22
• 1.1 生物柴油9-15
• 1.1.1 生物柴油的定義9
• 1.1.2 生物柴油的特性9-10
• 1.1.3 生物柴油的原料10-12
• 1.1.4 生物柴油的現(xiàn)狀12-14
• 1.1.5 生物柴油的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)14-15
• 1.2 生物柴油的制備15-16
• 1.2.1 酯交換反應(yīng)15-16
• 1.3 酯交換反應(yīng)催化劑16-21
• 1.3.1 均相堿催化劑16-17
• 1.3.2 固體堿催化劑17-21
• 1.4 研究意義及內(nèi)容21-22
• 1.4.1 課題研究意義21
• 1.4.2 課題研究?jī)?nèi)容21-22
• 第二章 CaO@MgFe_2O_4磁性固體堿的合成應(yīng)用22-37
• 2.1 引言22
• 2.2 實(shí)驗(yàn)原料及儀器22-23
• 2.2.1 實(shí)驗(yàn)原料22-23
• 2.2.2 實(shí)驗(yàn)儀器23
• 2.3 實(shí)驗(yàn)方法及表征方法23-26
• 2.3.1 磁性固體堿CaO@MgFe_2O_4的制備23-24
• 2.3.2 表征方法24-25
• 2.3.3 酯交換反應(yīng)25-26
• 2.4 結(jié)果與討論26-36
• 2.4.1 催化劑的表征分析26-29
• 2.4.2 CaO@MgFe_2O_4催化劑在生物柴油中的應(yīng)用29-36
• 2.5 本章小結(jié)36-37
• 第三章 形貌規(guī)整的塊狀混合氧化物CaO-MgO的合成應(yīng)用37-47
• 3.1 引言37
• 3.2 實(shí)驗(yàn)原料及儀器37-38
• 3.2.1 實(shí)驗(yàn)原料37-38
• 3.2.2 實(shí)驗(yàn)儀器38
• 3.3 實(shí)驗(yàn)方法及表征方法38-39
• 3.3.1 塊狀CaO-MgO的制備38
• 3.3.2 表征方法38-39
• 3.3.3 酯交換反應(yīng)39
• 3.4 結(jié)果與討論39-46
• 3.4.1 催化劑的表征分析39-41
• 3.4.2 塊狀CaO-MgO催化劑在生物柴油中的應(yīng)用41-46
• 3.5 本章小結(jié)46-47
• 第四章 (CaO-MgO)@CoFe_2O_4磁性固體堿的合成應(yīng)用47-58
• 4.1 引言47
• 4.2 實(shí)驗(yàn)原料及儀器47-48
• 4.2.1 實(shí)驗(yàn)原料47
• 4.2.2 實(shí)驗(yàn)儀器47-48
• 4.3 實(shí)驗(yàn)方法及表征方法48-49
• 4.3.1 磁性(CaO-MgO)@CoFe_2O_4的制備48
• 4.3.2 表征方法48-49
• 4.3.3 酯交換反應(yīng)49
• 4.4 結(jié)果與討論49-57
• 4.4.1 催化劑的表征分析49-52
• 4.4.2 磁性固體堿制備條件的優(yōu)化52-54
• 4.4.3 催化劑催化合成生物柴油的條件優(yōu)化54-57
• 4.5 本章小結(jié)57-58
• 第五章 CaO@(Sr_2Fe_2O_5-Fe_2O_3)磁性固體堿的合成應(yīng)用58-71
• 5.1 引言58
• 5.2 實(shí)驗(yàn)原料及儀器58-59
• 5.2.1 實(shí)驗(yàn)原料58
• 5.2.2 實(shí)驗(yàn)儀器58-59
• 5.3 實(shí)驗(yàn)方法及表征方法59-60
• 5.3.1 磁性CaO包裹鐵酸鍶的制備59
• 5.3.2 表征方法59
• 5.3.3 酯交換反應(yīng)59-60
• 5.4 結(jié)果與討論60-69
• 5.4.1 催化劑的表征分析60-62
• 5.4.2 磁性固體堿制備條件的優(yōu)化62-64
• 5.4.3 催化劑催化合成生物柴油的條件優(yōu)化64-69
• 5.5 堿催化酯交換反應(yīng)機(jī)理的探究69
• 5.6 本章小結(jié)69-71
• 第六章 主要結(jié)論及展望71-73
• 6.1 主要結(jié)論71
• 6.2 展望71-73
• 致謝73-74
• 參考文獻(xiàn)74-79
• 附錄：在攻讀碩士期間的研究成果79

【相似文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 周文鑄;郁鴻凌;陸翼德;王偉民;;合成生物柴油的配制及性能分析與研究[J];能源研究與信息;2005年04期

2 汪勇;歐仕益;溫勇;劉鵬展;薛楓;;酶法催化合成生物柴油的研究進(jìn)展[J];中國(guó)油脂;2006年01期

3 徐廣輝;曹猛;馬俊林;郭俊寶;;季銨堿催化劑在合成生物柴油中的應(yīng)用[J];可再生能源;2007年02期

4 魏雅潔;徐廣輝;;季銨堿催化劑在合成生物柴油中的應(yīng)用[J];節(jié)能技術(shù);2008年02期

5 譚天偉;魯吉珂;聶開立;張海霞;鄧?yán)?王芳;;酶法合成生物柴油工業(yè)化研究進(jìn)展[J];生物工程學(xué)報(bào);2010年07期

6 鄭立;楊佰娟;韓笑天;王能飛;王小如;;海洋微藻超聲波輔助直接合成生物柴油的工藝研究[J];中國(guó)油脂;2011年04期

7 趙策;曾虹燕;黃炎;劉平樂;王亞舉;楊永杰;張偉;;鎂鐵水滑石的制備及其對(duì)小球藻油脂合成生物柴油的催化性能[J];燃料化學(xué)學(xué)報(bào);2012年03期

8 李文;白攀峰;王憲沛;楊瑞云;李小安;;離子液體在合成生物柴油中的應(yīng)用[J];工業(yè)催化;2013年09期

9 ;合成生物柴油的方法[J];石化技術(shù);2004年01期

10 蔡志強(qiáng),鄔國(guó)英,林西平,朱誠(chéng),劉莉莉;固定化脂酶催化合成生物柴油的研究[J];中國(guó)油脂;2004年08期

中國(guó)重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 高靜;王芳;譚天偉;鄧?yán)?;固定化酶催化廢油合成生物柴油[A];第一屆全國(guó)化學(xué)工程與生物化工年會(huì)論文摘要集(下)[C];2004年

2 余燈華;;合成生物柴油的環(huán)境友好催化技術(shù)[A];第四屆全國(guó)工業(yè)催化技術(shù)及應(yīng)用年會(huì)論文集[C];2007年

3 陳慧;朱合偉;梁寶臣;許慎敏;宋子蘭;郭紅宇;;三種堿性催化劑催化棕櫚油合成生物柴油的比較[A];第三屆全國(guó)工業(yè)催化技術(shù)及應(yīng)用年會(huì)論文集[C];2006年

4 魯薇;馬寧;烏日娜;王春雷;王同華;修志龍;;炭質(zhì)固體酸催化劑的制備及其在合成生物柴油的應(yīng)用[A];2011中國(guó)環(huán)境科學(xué)學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)年會(huì)論文集（第四卷）[C];2011年

5 許慎敏;陳慧;梁寶臣;宋子蘭;安午偉;;MCM-41分子篩負(fù)載不同堿金屬催化合成生物柴油性能比較[A];第十一屆全國(guó)青年催化學(xué)術(shù)會(huì)議論文集（上）[C];2007年

6 計(jì)建炳;李永超;陸向紅;俞云良;徐之超;;空化技術(shù)輔助高酸值油脂合成生物柴油的新工藝[A];第三屆全國(guó)化學(xué)工程與生物化工年會(huì)論文摘要集（上）[C];2006年

7 曹維良;劉瑾;柳靜;張敬暢;;CO_2助溶劑用于合成生物柴油的研究[A];第十屆中國(guó)科協(xié)年會(huì)論文集（三）[C];2008年

8 曹維良;劉瑾;柳靜;張敬暢;;CO_2助溶劑用于合成生物柴油的研究[A];第十屆中國(guó)科協(xié)年會(huì)第18分會(huì)二氧化碳減排和綠色化利用與發(fā)展研討會(huì)論文集[C];2008年

9 楊玲梅;呂鵬梅;羅文;李惠文;王忠銘;袁振宏;;碳納米管摻雜Fe(Ⅱ)-Zn催化劑催化合成生物柴油[A];全國(guó)農(nóng)村清潔能源與低碳技術(shù)學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C];2011年

10 李元元;李春;安再強(qiáng);唐鳳仙;;基于棉籽油合成生物柴油的新型催化劑篩選及其催化過程研究[A];第三屆全國(guó)化學(xué)工程與生物化工年會(huì)論文摘要集（下）[C];2006年

中國(guó)重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 化學(xué)資源有效利用國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 蘇孟興　楊儒;用漢麻籽合成生物柴油[N];中國(guó)紡織報(bào);2009年

2 通訊員　傅春秘、王東琦 記者　蔡計(jì)鎖;5萬噸生物酶法合成生物柴油產(chǎn)業(yè)化工程在秦啟動(dòng)[N];河北日?qǐng)?bào);2006年

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 馬鴻賓;固體堿催化合成生物柴油的基礎(chǔ)研究[D];天津大學(xué);2008年

2 金付強(qiáng);非食用植物油合成生物柴油的研究[D];北京化工大學(xué);2008年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 王凱;廢棄食用油合成生物柴油反應(yīng)機(jī)理的密度泛函理論研究[D];太原理工大學(xué);2016年

2 孫嘉晗;以聚乙二醇單-4-壬苯醚為原料合成酸性離子液體及催化合成生物柴油性能研究[D];北京理工大學(xué);2016年

3 劉延磊;磁性鈣基固體堿的設(shè)計(jì)及其催化酯交換合成生物柴油[D];江南大學(xué);2016年

4 王家田;苯并吡嗪類香料衍生物的合成及瓜環(huán)基催化劑合成生物柴油初探[D];貴州大學(xué);2009年

5 薛勇;微生物脂肪酶及其催化合成生物柴油的研究[D];華中科技大學(xué);2004年

6 黃甫;酶促油脂水解—酯化兩步法合成生物柴油的研究[D];北京化工大學(xué);2012年

7 李浩南;廢棄食用油脂合成生物柴油的研究[D];西南大學(xué);2007年

8 左曉旭;反膠束體系中脂肪酶催化合成生物柴油技術(shù)的研究[D];石河子大學(xué);2013年

9 岳濵;油/甲醇/醚三元均相體系合成生物柴油的研究[D];江南大學(xué);2006年

10 金超;固體酸堿催化劑催化合成生物柴油工藝研究[D];東華理工大學(xué);2013年

，

本文編號(hào)：888335