改性氧化钙催化制备生物柴油性能研究

以溴乙烷为改性剂,采用化学键合法对氧化钙进行表面改性,并对改性氧化钙进行FT-IR、XRD、SEM、氮气物理吸附表征。以改性氧化钙为催化剂催化菜籽油 甲醇酯交换反应制备生物柴油。结果表明,改性氧化钙比表面积较改性前有所提高,表面形貌发生了较大改变,但改性过程对氧化钙的孔径分布、物相结构以及分散状态影响不明显。改性氧化钙具有良好的耐水性,在2%含水反应体系中,生物柴油产率仍能保持81%以上。采用0.1%溴乙烷甲醇溶液改性的氧化钙为催化剂,在催化剂用量5%、醇/油摩尔比15、反应温度65℃、反应时间3 h条件下,生物柴油产率可达95.97%,比相同条件下未改性氧化钙的反应时间缩短2 h。所制备的生物柴油各项主要物理化学性能指标均达到欧洲生物柴油标准。     

改性MCM-41催化高酸值油脂制备生物柴油

以浓硫酸为改性剂,采用化学键合的方法对MCM-41分子筛进行磺化改性,考察了酯交换体系中的改性剂用量、醇油摩尔比、催化剂用量和反应时间等因素对生物柴油产率的影响。结果表明:表面改性能够显著提高分子筛对高酸值油脂酯交换的反应性能,采用0.1 mol/L浓硫酸改性后的MCM-41分子筛,在催化剂用量0.5%、醇油摩尔比为15、反应温度为65℃及反应时间4 h条件下催化制备生物柴油,产率从未改性前的13.32%提高到86.29%。     

新型碱性离子液体的合成及其在催化制备生物柴油中的应用

通过两步反应合成了咪唑阴离子型碱性离子液体1 丁基 3 甲基咪唑咪唑盐［Bmim］Im,经1H NMR、13C NMR和FT IR分析确认了产物结构。利用L9正交表,选取3水平4因素对［Bmim］Im催化大豆油制备生物柴油的催化性能进行正交试验,分别考察了催化剂用量、醇/油摩尔比、反应温度和反应时间对生物柴油产率的影响。结果表明,［Bmim］Im对大豆油与甲醇的酯交换反应具有较高的催化活性,在60℃下,［Bmim］Im用量为原料油的6%时,反应15 min后生物柴油产率即可高达9417%;［Bmim］Im催化制备生物柴油的最佳工艺条件为：催化剂质量分数8%,醇/油摩尔比6,反应时间60 min,反应温度60℃,在此条件下,生物柴油的产率可达9576%。该催化剂稳定性良好,可循环利用。     

磁性固体碱催化剂在棕榈油制备生物柴油中的应用研究

采用煅烧法制得磁性固体碱催化剂CaO/Fe3O4，考察了该催化剂催化24℃分提棕榈油与甲醇酯交换反应制备生物柴油的最佳反应条件及催化剂使用寿命。结果表明，最佳反应条件为醇油摩尔比8、催化剂用量4％、反应温度65℃、反应时间2.0 h。在该条件下制得的生物柴油中脂肪酸甲酯含量为98.2%，其性能指标均达到国家标准GB/T-20828-2007的要求。在棕榈油制备生物柴油过程中重复利用催化剂CaO/Fe3O4进行酯交换反应8次，产物中脂肪酸甲酯含量均在96.5％以上。     

CaO/MgO/γ-Al_2O_3固体碱催化棕榈油制备生物柴油工艺条件优化

采用浸渍法制备了CaO/MgO/γ-Al2O3固体碱催化剂,研究表明在n(Ca)∶n(Mg)为4∶1,负载量以CaO计算为18%(w),在750℃下煅烧12h的条件下所制备的催化剂具有很好的催化效果。催化棕榈油制备生物柴油的最佳工艺条件为:反应时间2h、反应温度60℃、醇油摩尔比7∶1、催化剂用量为油质量的3.5%。在此条件下,产率可达到95.3%。     

KF/CaO催化剂催化大豆油酯交换反应制备生物柴油

采用等体积浸渍法制备了KF/CaO催化剂,并将其用于催化大豆油与甲醇酯交换反应制备生物柴油。考察了催化剂制备条件和反应条件对酯交换反应的影响。实验结果表明,通过等体积浸渍并在873K煅烧4h,可以制得理想的KF添加量(KF与CaO的质量比)为14.3%的KF/CaO催化剂,采用该催化剂,当醇与油摩尔比为12∶1、催化剂用量(催化剂与油的质量比)为3%、反应温度为60～65℃、反应时间为1h时,生物柴油的收率可以达到90%。与CaO催化的酯交换反应结果相比,KF/CaO催化剂的催化活性明显提高。XRD与TG-DTG分析结果表明,KF/CaO催化剂酯交换活性的增强与KF与CaO经过高温煅烧发生相互作用而形成新的晶相密切相关。     

季胺碱改性蒙脱土催化酯交换制备生物柴油

采用离子交换法,以4种不同碳链长度的季铵盐对钠基蒙脱土进行插层改性,并采用FT-IR、XRD对改性蒙脱土进行表征;考察了其在大豆油与甲醇酯交换合成生物柴油反应中的催化性能。结果表明,4种季胺盐改性蒙脱土催化剂中,四甲基溴化铵改性蒙脱土对大豆油与甲醇酯交换反应的催化活性最高。以此改性蒙脱土为催化剂,在催化剂质量分数（以大豆油质量计）1.5%、醇/油质量比12、反应温度65℃、反应时间5 h条件下,大豆油与甲醇酯交换反应生物柴油产率达到91.2%。该催化剂重复使用7次后活性并无明显下降,表明有机改性蒙脱土是一种潜在的制备生物柴油的有机-无机复合催化材料。     

氢氧化钾/氧化钙催化三组分双酯交换耦合反应制备生物柴油

以CaO为载体,采用浸渍法制备了一系列CaO负载氢氧化物固体碱,考察负载型固体碱在催化甲醇-油脂-碳酸二甲酯三组分耦合反应体系制备生物柴油中的反应性能。实验结果发现KOH/CaO负载型固体碱表现出最佳反应性能。KOH负载量15%,煅烧温度600℃时制备得到的固体碱催化剂,在常压回流,生成油/酯/醇摩尔比为1∶1∶8,催化剂用量15%的条件下,反应3h,生物柴油收率可达96.4%,反应得到的未经处理的生物柴油中游离甘油的含量仅为0.0196%。采用TG、BET、CO_2-TPD及XRD等技术对KOH/CaO进行了表征,发现催化剂的高活性与KOH和CaO经高温焙烧产生新的晶相有关。     

绿色生物质灰催化剂用于合成生物柴油

以雪松灰为原料,采用一次煅烧 水化 二次煅烧的方法制备了雪松灰催化剂(绿色生物质灰催化剂),借助电感耦合等离子体质谱仪、同步热分析仪、X射线衍射仪、场发射扫描电子显微镜和Hammett指示剂法等手段对雪松灰催化剂进行了表征,考察了其在酯交换反应合成生物柴油中的催化性能。结果表明,雪松灰催化剂的活性物种为CaO,碱强度为98<H <150;在一次煅烧温度800℃、煅烧时间2 h,二次煅烧温度500℃、煅烧时间2 h,催化剂质量分数7%,催化时间5 h,醇/油的摩尔比14∶1,催化温度65℃的最佳条件下,生物柴油收率达到9152%;雪松灰催化剂具有较好的重复利用性能,第4次使用时,生物柴油收率仍能达到8203%。     

模板法制备CaO/ZrO_2催化剂催化菜籽油合成生物柴油

以桦木为模板,通过模板法制备了不同CaO含量的CaO/ZrO2复合氧化物固体碱催化剂,用于催化菜籽油与甲醇进行酯交换反应合成生物柴油。利用BET,XRD,XPS,SEM等手段对所制备的催化剂进行表征。实验结果表明,采用该方法制备的CaO/ZrO2催化剂具有桦木的生物形态,且桦木模板的使用有助于改善其孔道结构并提高其比表面积、孔径和孔体积;具有生物形态的复合氧化物保持了较高的碱强度,催化活性较高;当CaO/ZrO2催化剂中n(Ca)∶n(Zr)=0.3、催化剂用量(基于菜籽油的质量)8%(w)、甲醇与菜籽油的摩尔比72、反应温度150℃、反应时间6 h时,生物柴油的收率最高可达到91.0%。     

甲醇钙催化菜籽油酯交换反应制备生物柴油的研究

本文研究了甲醇钙固体碱催化剂催化菜籽油和甲醇酯交换反应制备生物柴油,实验分析了甲醇钙的比表面积、总孔容、平均孔径、热稳定性和表面碱性，然后分析了甲醇钙固体碱催化酯交换反应制备生物柴油的反应机理，再通过改变实验条件研究了反应温度、催化剂用量和醇油体积比对生物柴油产率的影响。实验结果表明：甲醇钙热稳定性好，碱性强；当催化剂用量为菜籽油质量的2.0％，反应温度为60℃，醇油体积比为1：1时，反应2小时后生物柴油产率达到了96.8％。     

K_2CO_3/γ-Al_2O_3催化菜籽油酯交换合成生物柴油

采用等体积浸渍法制备了负载型固体碱K2CO3/γ-Al2O3催化剂,并将其用于催化菜籽油与甲醇酯交换反应合成生物柴油。考察了催化剂制备条件和反应条件对生物柴油收率的影响。实验结果表明,采用K2CO3负载量(质量分数)为20%、在600℃下焙烧5h的K2CO3/γ-Al2O3催化剂,当催化剂与菜籽油的质量比为0.03,甲醇与菜籽油的摩尔比为12∶1,在60℃下反应1h后,生物柴油的收率高达93.6%。用X射线衍射、比表面积测定等手段对催化剂的结构进行了表征,表征结果显示,催化剂的活性与其晶相和比表面积密切相关。     

KOH/SBA-15催化大豆油酯交换反应制备生物柴油

通过后合成法制备了KOH/SBA-15负载型固体碱催化剂,以大豆油和甲醇为原料,进行酯交换反应合成生物柴油。考察醇油比、反应温度、反应时间、活性组分负载量和催化剂用量等因素对生物柴油收率的影响。结果表明,当醇油摩尔比为16：1、反应温度为60 ℃、反应时间为8 h、活性组分KOH负载量（w）为15 %、催化剂用量为原料油质量的5％条件下,生物柴油收率为85.32 %。     

加压催化合成生物柴油的酯交换反应动力学

在工业甲醇与粗菜籽油摩尔比为6:1、KOH催化剂质量分数0.5%(基于菜籽油)的条件下,在500mL高压搅拌反应釜中进行加压催化合成生物柴油的酯交换反应,研究了在反应温度高于甲醇常压沸点(64.5℃)时酯交换反应的动力学,采用最小二乘法回归实验数据,获得幂函数形式的加压催化条件下粗菜籽油与工业甲醇酯交换反应的宏观动力学模型。实验结果表明,酯交换反应的反应级数为1.86,反应活化能为23.493kJ/mol,与文献值相近,频率因子为2782min-1。F检验表明,幂函数模型与实验数据吻合良好,说明该宏观动力学模型可用于描述加压催化下粗菜籽油与工业甲醇的酯交换反应。     

介孔碳基固体酸的制备及在生物柴油生产中的应用

以蔗糖为碳源、SiO_2为模板剂,采用碳化-磺化法制备介孔碳基固体酸催化剂,通过酸碱滴定、BET、XRD、FT-IR、SEM等方法对其进行表征,考察碳化温度、磺化温度对催化剂性能的影响,并将其用于大豆油与甲醇的酯交换反应,考察反应条件及原料中脂肪酸含量的影响。结果表明:制备催化剂的适宜条件为碳化温度400℃、磺化温度170℃;大豆油与甲醇酯交换反应的最佳条件为反应温度130℃、醇油摩尔比30、反应时间4h、催化剂用量(占大豆油质量的百分比)8%,生物柴油收率最高达95.94%;连续使用5次后,生物柴油收率仍达到85.46%,说明催化剂具有良好的稳定性;原料中的脂肪酸对催化剂性能有一定的负面影响,但当脂肪酸质量分数达到15%时,生物柴油收率依然可达90%以上。     

负载型镁铝水滑石催化酯交换合成生物柴油

采用共沉淀法合成了镁铝水滑石,以其为载体负载K2CO3制备了负载型镁铝水滑石催化剂,用于菜籽油酯交换合成生物柴油。研究了未负载活性组分时,镁铝水滑石和焙烧后得到的镁铝复合氧化物对酯交换反应的催化活性,以及负载K2CO3后,活性组分负载量对催化剂活性的影响,并利用X射线衍射表征了焙烧前后以及负载K2CO3前后催化剂物相结构的变化。实验发现,水滑石载体和K2CO3在高温焙烧后形成的钾铝和镁钾氧化物是催化剂碱性和活性提高的重要原因。进一步优化了活性组分负载量和酯交换反应条件,以镁铝水滑石为载体,负载25%的K2CO3作为催化剂,在催化剂用量2%,醇油摩尔比12∶1,反应温度60℃,反应时间1.5h时,油脂转化率高达99%。