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固体酸碱催化剂催化油脂酯交换反应活性的研究

王涛  
【摘要】: 制备了WO_3/SnO_2和CaO-Fe_2O_3两种固体催化剂,并用来催化大豆油的甲醇解反应,探讨了反应条件,包括醇油摩尔比,催化剂用量,反应时间,反应温度,游离脂肪酸含量和水分含量对转化率的影响;研究了催化剂的制备条件,包括煅烧温度和负载量对催化活性的影响;测试了催化剂重复使用后的催化活性;采用扫描电子显微镜(SEM),红外光谱(IR),X-射线衍射分析(XRD)和差热-热重(DSC-TG)手段对所制备的固体催化剂进行了表征。 实验结果表明,WO_3/SnO_2催化大豆油甲醇解的最适反应条件是醇油摩尔30:1,催剂用量5wt.%,反应时间5h,最适催化剂制备条件为:负载量30wt.%W,煅烧温度1173K,大豆油转化率达79.1%;当向酯交换反应体系中加入一定量的游离脂肪酸和水的时候,WO_3/SnO_2的催化活性受到的影响较小,并且该催化剂能同时催化酯交换和酯化反应。CaO-Fe_2O_3催化大豆油甲醇解的最适反应条件是醇油摩尔比15:1,催化剂用量4wt.%,反应时间4h,最适制备条件为煅烧温度1073K,转化率达92.63%。 SEM、XRD、IR以及DSC-TG分析结果表明,WO_3/SnO_2催化剂的活性与W活性中心的存在状态密切相关,当过分提高煅烧温度或者增加W负载量时,会导致载体SnO_2表面出现大量的WO_3微晶聚集,从而使催化剂活性降低;对于CaO-Fe_2O_3催化剂,过量的增加Ca含量,会导致载体表面出现大量CaO微晶聚集,从而使催化剂活性降低。对催化剂重复利用的研究结果表明,WO_3/SnO_2催化剂随着重复使用次数的增加,催化活性逐渐降低,三次使用之后大豆油转化率下降为54.3%;固体碱CaO-Fe_2O_3在催化大豆油酯交换反应中显示出很好的稳定性,经5次重复利用后催化活性仍能保持在90%左右。


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