收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

含钙废料固体碱的制备及其催化合成生物柴油性能研究

单锐  
【摘要】:随着化石燃料日益枯竭,以及环境问题的日益严重,人们越来越重视对可再生能源的开发和利用。生物柴油具有绿色、安全、可再生、与普通柴油燃料特性相近的特点,被认为是石油化石燃料的适宜替代品。目前广泛使用的制备生物柴油的方式利用均相碱催化作用下,使动植物油(C14~C20)与短链醇(C1~C2)进行反应。但均相碱催化法存在皂化、产物难分离以及废液等问题。为了解决这方面的问题,非均相碱催化法被应用到生物柴油的制备,非均相碱催化法具有催化剂可重复使用、产物易分离以及无腐蚀和无废液等优点。本论文主要针对废料来源的CaO型固体碱催化剂的活性和稳定性的提高方面主要开展了以下工作:利用鸵鸟蛋壳为原料,成功开发了一种新的CaO催化剂(CaO(CE)),在超声辅助下用于催化制备生物柴油。此催化剂与常用CaO催化剂(CaO(Lab))具有相同催化活性,在超声条件下,CaO(CE)催化剂的催化活性明显提高,并显著减少了实验成本。在最佳实验条件下(反应时间1 h、醇油摩尔比9:1、催化剂用量8 wt.%和超声强度120 W),生物柴油的最高产率为93.7%(未加超声作用的CaO对应产率为87.2%)。此外,在超声条件下,催化剂重复使用8次以后仍保持高的活性。利用聚4-苯乙烯磺酸钠(PSS)诱导矿化制备多孔氧化钙基催化剂用于生物柴油高效制备,实验证明,在PSS的处理下,催化剂的活性相对于没经过PSS处理的CaO(0-CaO)催化活性显著提高。催化剂活性提高的原因是在PSS诱导矿化作用下,催化剂具有了较大的比表面积、孔体积、碱度以及较小的粒径。其中,利用浓度为10 g/L的PSS制备的催化剂10-CaO活性最高,在反应条件为反应温度65℃、醇油摩尔比7:1、催化剂用量6 wt.%和反应时间为180 min条件下生物柴油最大产率为97.2%(未经过PSS处理的CaO对应的生物柴油产率为88.2%)。同时,催化剂具有良好的可重复性,在重复使用10次后,催化剂的活性(71.8%)仍明显好于实验室购买的CaO催化剂(59.5%)。制备了以鲍鱼壳为原料,采用乙醇水热合成法制备的绿色高效CaO催化剂。实验证明,由鲍鱼壳制备的CaO在乙醇处理后有,催化活性具有显著的提高,尤其是当乙醇处理温度为100℃时,催化剂对应的生物柴油产率达到95.5%(未经乙醇处理的87.5%)。催化剂的表征结果表明,催化剂的高活性是由于较大的比表面积(14.7 m2/g)、孔体积(0.094 cm3/g)和碱度(11.4 mmol/g)以及较小的粒径(53.4 nm)。另外,催化剂的重复使用性结果也表明,经乙醇处理后的催化剂相对于未处理的催化剂具有较好的可重复性。利用农业废料稻壳和鸡蛋壳为原料合成高效稳定的催化剂,并且成功应用于生物柴油的制备。催化剂的最佳制备条件为:稻壳燃烧温度为800℃、CE负载量为30%、催化剂的活化温度为800℃,制备出的30%RHA800-800催化剂在反应时间4 h、醇油摩尔比12:1、催化剂用量为7 wt.%的反应条件下催化活性最高,对应的生物柴油最大产率89.5%。同时,催化剂具有良好的稳定性,在重复使用8次以后,生物柴油的产率仍大于82%。利用鸡蛋壳的溶解酶诱导Na_2SiO_3实施仿生硅化,在鸡蛋壳表面形成均匀的CaCO_3-SiO_2复合物,制备出一种稳定、高效、成本低廉的CaO-SiO_2复合型催化剂用于酯交换反应。实验证明,随着Na_2SiO浓度的增加,催化剂的活性降低,但稳定性显著提高。相对于未经过硅化处理的CaO催化剂,2Si5Ca催化剂(硅酸钠浓度为0.4 M时制备)表现了很高的稳定性,重复使用12次后,催化活性变化不大,对应的生物柴油产率仅下降了9%。因此,通过仿生硅化制备的2Si5Ca固体催化剂可推广到工业化应用中。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 ;生物柴油[J];广西轻工业;2000年04期
2 许俊霞;美军开始使用生物柴油[J];石油炼制与化工;2001年11期
3 ;21世纪的清洁能源──生物柴油[J];北京工商大学学报(自然科学版);2001年04期
4 ;生物柴油[J];技术与市场;2001年08期
5 谭天伟,王芳,邓立,徐家立,王丽娟;生物柴油的生产和应用[J];现代化工;2002年02期
6 冀星 ,郗小林 ,刘洪;海南正和生物能源公司开发的生物柴油通过专家鉴定[J];中国工程科学;2002年12期
7 朱曾惠;重新活跃起来的生物柴油[J];化工新型材料;2002年08期
8 ;保加利亚开始使用“生物柴油”[J];交通环保;2002年02期
9 柏杰;发展生物柴油大有可为[J];中国科技产业;2002年09期
10 李一;棕油新用途[J];世界热带农业信息;2002年02期
11 韩德奇,袁旦,王尽涛,刘惠丽;生物柴油的现状与发展前景[J];石油化工技术经济;2002年04期
12 钱伯章;生物柴油在欧美推广应用[J];炼油设计;2002年08期
13 李平;;生物柴油日益受重视[J];轻型汽车技术;2002年09期
14 朱行;可替代柴油的生物柴油[J];农业科技通讯;2003年09期
15 郭卫军,闵恩泽;发展我国生物柴油的初探[J];石油学报(石油加工);2003年02期
16 黄忠水,纪威,李淑艳,何义团,鄂卓茂;国外生物柴油的应用[J];节能与环保;2003年01期
17 ;生物柴油[J];东北电力技术;2003年08期
18 ;生物柴油[J];技术与市场;2003年07期
19 ;中油所研制出生物柴油[J];农村实用技术与信息;2003年05期
20 于凤文,计建炳;生物柴油的现状和发展方向[J];能源环境保护;2003年06期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 ;海藻基生物柴油最新进展[A];节能减排论坛——福建省科协第八届学术年会卫星会议论文专刊[C];2008年
2 黄凤洪;危文亮;郭萍梅;;我国生物柴油原料选择与制造技术发展对策[A];2008中国生物质能源技术路线标准体系建设论坛论文集[C];2008年
3 楼狄明;;生物柴油在车用柴油机上的应用研究与示范[A];2008中国生物质能源技术路线标准体系建设论坛论文集[C];2008年
4 赵鹏;;生物柴油的生产应用及发展综述[A];中国汽车工程学会燃料与润滑油分会第13届年会论文集[C];2008年
5 王永红;刘泉山;周旭光;徐小红;;生物柴油基本性能研究[A];中国汽车工程学会燃料与润滑油分会第13届年会论文集[C];2008年
6 张治林;;生物柴油的生产及应用[A];中国石油和石化工程研究会第八届年会文集[C];2004年
7 苏有勇;戈振扬;张无敌;施卫省;;生物柴油的研究生产现状和发展前景[A];农业工程科技创新与建设现代农业——2005年中国农业工程学会学术年会论文集第四分册[C];2005年
8 曹文明;;生物柴油国内外研究应用综述[A];上海市粮油学会2005年学术年会论文汇编[C];2005年
9 ;美国公司称用“光合作用”直接造出生物柴油[A];第五届(2012)中国油脂化工行业年会论文集(补充)[C];2012年
10 兰昊;魏东盛;邢来君;李明春;;采用真菌油脂制备生物柴油的研究[A];中国菌物学会第四届会员代表大会暨全国第七届菌物学学术讨论会论文集[C];2008年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 刘梦琪;钙基非均相碱催化酯交换生产生物柴油的性能与机理研究[D];山东大学;2015年
2 马桂霞;固体催化剂的制备及其催化转化普通小球藻制备生物柴油的研究[D];山东大学;2015年
3 吴学华;竹炭基固体酸—磁性固体碱两步法催化多花小桐子油制备生物柴油的研究[D];昆明理工大学;2015年
4 李一哲;两步法制备生物柴油随机动力学模型及低温流动性改进评价研究[D];昆明理工大学;2015年
5 张庭婷;中国微藻生物柴油全生命周期“2E&W”分析[D];上海交通大学;2014年
6 马英群;以餐饮废油为原料制备生物柴油及其副产物利用的研究[D];北京科技大学;2016年
7 张昆明;酸法催化生产生物柴油过程的几个关键问题研究[D];天津大学;2015年
8 王鑫;正丁醇—生物柴油双燃料燃烧过程数值模拟研究[D];天津大学;2015年
9 周桂雄;磁性全细胞催化剂的制备及其催化餐饮废油制备生物柴油的应用研究[D];天津大学;2013年
10 杨森;微生物联合蝇蛆转化固体有机废弃物和相关产品的研发[D];华中农业大学;2013年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张龙云;丁醇萃取发酵耦联生产“改良型”生物柴油过程的性能优化研究[D];江南大学;2008年
2 刘津;生物柴油在直喷式柴油机上的燃烧和排放特性研究[D];长安大学;2008年
3 张琦;生物柴油添加比例对轻型柴油机性能及排放影响的研究[D];吉林大学;2009年
4 徐元浩;生物柴油的实用性研究[D];武汉理工大学;2005年
5 李忠亮;大豆生物柴油的制取及其在柴油机上的试验研究[D];武汉理工大学;2008年
6 蔡樱英;生物柴油的制备及其台架验证实验研究[D];昆明理工大学;2009年
7 丁相城;不同大气压力下增压中冷柴油机燃用生物柴油的工作过程研究[D];昆明理工大学;2009年
8 陈贵升;高原环境下车用柴油机燃用生物柴油的试验研究[D];昆明理工大学;2009年
9 肖行川;应用生物柴油修复原油污染海滩的模拟研究[D];青岛理工大学;2010年
10 刘淑娟;乳化生物柴油的研制及其性能研究[D];昆明理工大学;2011年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 张小明;生物柴油:绿色产业[N];中国工业报;2004年
2 邱美辉;福建生物柴油产业化基地建成[N];中国化工报;2002年
3 孙俊波;生物柴油:未来能源的理想选择[N];中国化工报;2003年
4 姚鹤;生物柴油需求将迅速增长[N];中国化工报;2003年
5 郝颖;生物柴油研发步入快车道[N];中国化工报;2004年
6 郭新文;巴西推广生物柴油[N];中国环境报;2004年
7 本报记者 刘晓星;专家看好生物柴油发展前景[N];中国环境报;2005年
8 薛冬;发展生物柴油具有战略意义[N];中国汽车报;2003年
9 葛蕴珊;生物柴油能否在我国推广[N];中国汽车报;2003年
10 韩德奇 徐国英 徐公林 刘惠丽;生物柴油发展空间巨大[N];中国石化报;2002年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978