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糖基固体酸催化剂制备生物柴油的研究

申东美  
【摘要】: 生物柴油是指利用植物油、动物脂肪或废油脂等与短链醇进行酯交换或脂化反应而形成脂肪酸烷基酯混和物,与常规石化柴油相比,生物柴油是环保、可再生的“绿色”燃料,是优质的石化柴油替代品。而制约生物柴油发展的关键因素就是原料油的价格问题以及催化剂的选择,寻找一种廉价的原料并将其转化也是研究的主要方向。 餐饮废油质量极差、极不卫生,食用后对人体危害极大。但餐饮废油重返餐桌事情屡禁不止,其原因为高利润驱使。目前生物柴油商业化生产最大的障碍是成本问题(包括原料和工艺路线、催化剂的选择),其中原料价格高是主要因素,它占整个制造成本的70%左右,利用餐饮废油生产生物柴油同时它在食品安全,能源开发,以及环境保护方面,都具有积极的意义。 餐饮废油脂肪酸含量过高,传统的碱法催化要经过更精细的预处理才可使用,酸催化中传统的金属固体酸催化剂成本较高,本文所采用的糖基固体酸催化剂是一种成本低的固体酸催化剂。 本文研究了一种成本低、适合以高酸值的废弃食用油脂为原料油合成生物柴油的催化剂。这种催化剂以葡萄糖为原料,是一种新型的碳基催化剂,通过负载磺酸基制备而成。制备催化剂碳基的方法为直接加热法以及水热法。研究发现,直接加热法制备的碳材料呈块状,尺寸较大,分布不均匀;而水热法制备的碳材料呈球形,粒径较均匀。直接燃烧法催化剂和水热法催化剂均有较高的酸密度值,但燃烧法催化剂稳定性较差,而水热法催化剂具有较好的催化活性及稳定性。 在合成生物柴油的研究中,先以植物油为原料油合成生物柴油,对两种催化剂的催化剂效果以及稳定性作初步研究。研究发现燃烧法催化剂稳定性较差,而水热法催化剂在使用7次后仍有较高的催化效果。水热法制得的催化剂催化植物油最佳反应条件为醇油摩尔比6:1、反应时间10h、催化剂用量4%、反应温度170℃,此条件下甲酯收率达到89.64%。 水热法制得的催化剂催化餐饮废油酯交换反应最佳反应条件为醇油摩尔比6:1、反应时间10h、催化剂用量4%、反应温度170℃,此条件下甲酯收率达到83.57%。


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