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固体碱催化制备生物柴油工艺研究

周友春  
【摘要】: 本论文采用固体碱催化法制备生物柴油,对生物柴油的制备工艺进行研究。选用人造沸石、二氧化锆、氧化钙等为载体,各种碱金属和碱土金属盐为活性组分,制备出了36种负载型固体碱催化剂。以麻疯树籽油为原料,通过酯交换反应,筛选出活性较高的催化剂,从催化剂制备方法、配比、煅烧温度和煅烧时间等因素对活性较高的催化剂制备条件进行优化。其中,催化剂KOAc/人造沸石制备的最佳条件为:浸渍法制备、活性组分与载体的配比为9:10、煅烧温度550℃和煅烧时间4h;并利用Hammett指示剂滴定法、红外光谱法和X-射线粉末衍射法对其进行表征和机理研究。对KOAc/人造沸石催化麻疯树籽油制备生物柴油工艺条件进行优化,最佳工艺条件为:在常压下,麻疯树籽油与甲醇摩尔比为1:8、催化剂用量2wt.%、在甲醇回流温度下反应4h,生物柴油产品得率为92.45%甲酯含量为92.72%。 采用微波加热模式,以市售的菜籽油为原料和K_2CO_3/人造沸石为催化剂,通过酯交换反应,优化得出微波法合成菜籽油生物柴油的最优条件:微波加热温度100℃、微波输出功率150W、催化剂用量3wt.%、反应时间50min和油醇摩尔比1:8,生物柴油产品得率为91.89%,甲酯含量为91.72%。另外,将微波法制备生物柴油与传统加热模式进行对比,结果表明,在常规加热模式下控温反应50min,得到生物柴油产品得率为89.07%,甲酯含量仅为69.57%,低于微波法得到的结果。当反应时间为240min,得到的产品得率为91.03%和甲酯含量为91.21%,这个结果和微波催化得到的结果相当。因此,与传统加热模式相比,微波法制各生物柴油是一个快捷、有效的方法。


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