用于生物柴油的非均相催化剂的研究

【摘要】：以天然油脂与低碳醇酯交换生产的生物柴油是环境友好的替代燃油,采用固体催化剂催化的酯交换反应过程避免了传统均相酸碱催化酯交换产品的分离困难和废催化剂的环境污染问题,研究非均相固体碱催化剂、酯交换反应过程及酯交换产品的物理化学性质对生物柴油的生产技术进步和应用推广都有重要意义。 本研究制备了系列负载型CaO 固体碱催化剂,考察了钙源、载体、制备方法对催化活性的影响,发现以Ca(Ac)2为钙源,以MgO 为载体,采用浸渍法制备的催化剂活性较好。在浸渍法制备催化剂的过程中,最好的制备条件为:以22.6%的Ca(Ac)2溶液浸渍一次, 80℃下干燥10 小时, 700℃条件下煅烧。所制备的催化剂在甲醇中溶解很少,基本不流失。固体碱催化剂在空气中放置会吸收水份和CO2而中毒,使用前需要在N2气氛下煅烧来活化催化剂。 采用XRD、TG-DTG、CO2-TPD 对所制备的催化剂进行了表征,XRD 结果表明在空气中放置后的催化剂的主要成份是Ca(OH)2和Mg(OH)2。TG 表明催化剂在900℃以下有三个失重峰。CO2-TPD 表明CO2在CaO 表面只有一种吸附形式,而在MgO 表面有多种吸附形式。 研究了反应条件对催化活性的影响,得出了较好的反应条件为:醇油比12:1,催化剂用量为油重的2%。反应开始时因为甲醇和油脂不互溶,反应速度较慢,随着反应的进行,两者的溶解度增大,反应速度增加。反应速度受反应温度的影响很大。所制备的催化剂有较好的抗酸、抗水性。助溶剂四氢呋喃对反应速度的提高有一定的帮助。