离子液体催化制备生物柴油的研究进展

生物柴油作为一种可再生的绿色能源,一出现就被赋予了替代化石燃料的使命。研发符合环境要求、活性高的催化剂及制备工艺是推动生物柴油走向产业化的重要一步。离子液体因其蒸汽压低、化学稳定性好、循环使用性好、结构可设计等优点,在近几年生物柴油的制备研究中常被作为催化剂使用。对生物柴油离子液体催化剂的研究,从单核功能化离子液体催化剂的研究开始,到双核离子液体,直至近两年出现的离子液体聚合物催的研究。随着研究的深入,离子液体催化剂的结构与其催化活性之间逐渐出现了一定的关联性,这种关联性将为进一步深入研究催化机理奠定基础。     

Brønsted酸性离子液体合成及催化制备生物柴油

合成4种成功能化酸性离子液体,采用红外光谱、热重分析等分析法进行表征验证,并用其催化菜籽油酯交换制备生物柴油,考察醇/油物质的量之比、反应温度、反应时间、离子液体用量和水含量对转化率的影响。结果表明,4种离子液体都有较强酸性,与浓硫酸酸性相当;带—SO₃H基团的离子液体表现出更好的催化活性,且随着烷基链的增加,催化活性提高;在（n甲醇）∶n（菜籽油）=12∶1,反应温度130 ℃,反应时间3 h,离子液体（[BSO₃HMIM][HSO₄]）用量为菜籽油质量2%（质量分数）条件下,生物柴油转化率可达99%以上。在反应体系中,水会破坏离子液体的结构并导致其失活,而升高反应温度,可缓解水对离子液体的结构破坏,在130 ℃条件下,即使水分含量为5%时,生物柴油转化率仍可保持在约85%。     

固定化脂肪酶在离子液体中催化合成生物柴油

通过硅胶载体涂布法对细菌Burkholderia cepacia GX-35所产的脂肪酶进行固定化。比较了自制固定化脂肪酶在4种离子液体中催化合成生物柴油的效果,其中文章研究新设计并合成的一种离子液体溴代1-乙基-2-甲基咪唑[EMIM]Br对催化反应起促进作用。通过对转酯率的测定,研究了固定化脂肪酶在[EMIM]Br中的最适反应条件:最适反应温度为35℃,[EMIM]Br加入量为花生油质量分数的60%,最佳醇类为乙醇,加水量为花生油质量分数的5%,乙醇与花生油之比为9∶1,固定化脂肪酶加入量为花生油的20%,反应时间为6 h。固定化脂肪酶在[EMIM]Br中稳定性好,使用6次之后转酯率下降不明显。试验结果表明,与不加[EMIM]Br相比,加[EMIM]Br能有效提高生物柴油的转化率。     

微波辅助组合离子液体直接制备微藻生物柴油

采用小球藻、甲醇为原料,离子液体组合物作为提取催化剂,微波辅助原位一步法催化制备微藻生物柴油.考察微波功率、离子液体类型、离子液体用量、反应温度、反应时间、醇油物质的量之比等因素对酯交换率的影响,并与传统水浴加热机械搅拌法比较.结果表明:微波和离子液体对生物柴油的制备有协同促进作用,离子液体具有催化、提取与增溶的作用,...     

离子液体催化粗甘油合成碳酸甘油酯

合成一系列酸性、碱性和中性离子液体,采用核磁共振、红外光谱分析法进行表征验证,并用于催化粗甘油和碳酸二甲酯合成甘油碳酸酯,考察物质的量之比、反应温度、反应时间和离子液体用量对反应的影响及离子液体的稳定性.结果表明,碱性离子液体在碳酸甘油酯制备过程中表现优异,以[Bmim]Im离子液体为催化剂时,在n(碳酸二甲酯):n(...     

新型纸浆污泥生物炭基催化剂的制备及其催化合成生物柴油研究

以纸浆污泥生物炭为载体制备固体碱催化剂,并将其应用于生物柴油的制备。催化剂的物理化学性质通过热重分析（TG）、扫描电子显微镜及X射线能谱分析（SEM-EDS）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）、X射线衍射（XRD）、N2吸附/脱附和CO2-TPD进行表征。结果表明：由于30K/PPSB-600催化剂的总碱度最高,具有非常好的的催化性能（生物柴油最大产率为98.5%）。此外,对催化剂的稳定性和利用周期性进行多次实验。通过8次回收实验后,新催化剂仍具有较高的催化性能（生物柴油产率为80%）,其中少量失去催化活性的原因是K+的流失。     

甲醇/乙醇均相体系酯交换制备生物柴油的研究

为解决酯交换反应中甲醇与植物油呈两相不互溶的问题,研究了在甲醇/乙醇均相体系中,植物油在NaOH催化剂条件下通过酯交换反应制备生物柴油的工艺.结果表明,添加乙醇能有效提高反应速率.通过Box-Benhnken试验,得到最佳工艺条件:反应温度为48.2℃、催化剂用量为植物油质量的0.59%、反应时间为25.4 min.在此工艺条件下,生物柴油转酯化率为99.3%,产品的主要性能指标符合我国生物柴油标准(GB/T20828-2007).     

磺酸型离子液体合成及催化制备生物柴油工艺研究

研究合成功能化酸性离子液体1-丙基磺酸-3-甲基咪唑硫酸氢盐([PrSO_3HMIm]HSO_4),采用核磁共振、红外光谱、热重分析等分析法进行表征验证,并用其催化菜籽油酯交换反应制备生物柴油,考察醇油物质的量之比、反应温度、反应时间和离子液体用量对酯交换反应的影响及离子液体的稳定性。结果表明:在n甲醇∶n菜籽油=10∶1,反应温度120℃,反应时间8 h,离子液体用量为菜籽油质量7%的条件下,生物柴油收率可达95.56%,且稳定性良好,循环使用5次催化性能未明显降低。     

碱催化酯交换法制备生物柴油工艺参数研究

分析利用餐厨垃圾生产生物柴油的现状及发展趋势,对餐厨垃圾生产生物柴油工艺进行探讨。通过实验,确定最佳反应温度、最佳反应时间和最佳产油率。     

地沟油制备生物柴油过程中硫化物迁移及脱除研究

采用地沟油等餐饮废弃油脂转化制备生物柴油中会含有一定量的硫化物,针对上述问题,考察传统的酸碱两步法制备生物柴油过程中硫化物的迁移,并以离子液体（[Hnmp]H₂PO₄）为萃取剂和催化剂,H₂O₂为氧化剂,对粗生物柴油进行萃取氧化脱硫,并利用正交实验法对萃取氧化脱硫反应工艺进行优化。结果表明：反应过程使用的试剂和操作条件几乎不会增大生物柴油制备过程中的硫含量以及改变硫化物在反应体系中的存在形态,硫化物含量及存在形式与原料油自身所含硫化物形态有关。S元素在地沟油原料及生物柴油粗成品中的存在形式主要以噻吩、硫醇、硫醚、硫胺素、硫代葡萄糖苷等物质为主,其中噻吩类硫化物约占地沟油原料或生物柴油中总含硫质量分数的93%以上。在粗生物柴油与离子液体体积比为10∶3,粗生物柴油与H₂O₂体积比为10∶1.2,反应温度75 ℃,反应时间70 min条件下,生物柴油脱硫率达94%以上,脱硫后的生物柴油满足最新国Ⅵ柴油排放标准（GB 17930—2016）硫含量≤10 mg/kg要求。     

催化合成生物柴油的双金属络合物固体催化剂

制备了基于亚铁氰化锌的双金属氰化物络合物(DMC),可一步同时催化酯交换和酯化反应制备生物柴油,该催化剂体系具有不受水毒性影响的特点。用3wt%的DMC催化剂在433K,醇油摩尔比为16∶1以及水和脂肪酸含量各10wt%的条件下分别同时催化甘油三酯、脂肪酸和甲醇的酯交换、酯化反应,生物柴油产率可达98%以上。对催化剂进行X射线衍射、热重红外联用分析、元素分析、比表面积和孔体积测定、扫描电镜等手段表征,结果表明:该催化剂为晶态与非晶态组分混合结构,其表面晶态决定其在高水含量、高酸值的环境下仍具有较好的催化活性,验证得出活性位点可能为锌离子。     

制备生物柴油所用催化剂的研究进展

生物柴油作为一种清洁的可再生能源,可以由动植物油脂通过酯交换反应来制备.本文概述了近年来制备生物柴油的多种催化剂,并探讨了各自的优点及缺陷.     

离子液体催化高酸值地沟油预酯化反应实验研究

以自制的离子液体为催化剂结合自行设计的生物柴油制备反应装置,对高酸值地沟油原料先进行预酯化处理,再转酯化制备生物柴油,并讨论不同操作方法对反应速率和反应进程的影响.结果表明:在离子液体催化剂用量为地沟油原料的5.0％,甲醇通入量0.825 mL/min,105℃条件下反应2 h,生物柴油酯化率可达95％以上,催化剂重复...     

离子液体催化合成醋酸正丙酯的研究

醋酸正丙酯对多种合成树脂具有优良的溶解能力,常用于有机合成过程和用作涂料、印刷油墨等的溶剂,也是工业上常用的脱水剂。醋酸正丙酯酯化反应通常采用浓硫酸作为催化剂,但存在设备腐蚀严重、副反应多、后处理过程复杂和污染环境等缺点。利用离子液体具有的稳定性好、不挥发、与有机物相容性可调、酸性可调等特性。制备适用于醋酸正丙酯酯化反应的烷基咪唑磺酸盐酸性离子液体催化剂．并对其性能进行了实验考察。实验结果表明：合成的烷基咪唑磺酸盐离子液体pH值只有2左右,其酸性比浓硫酸低很多,但其酯化催化活性高,催化活性稳定,可重复使用,不具有氧化性,腐蚀性小,不水解,不挥发,属于环境友好的新型酯化催化剂,性能优于Lewis酸催化剂。采用烷基咪唑磺酸盐离子液体催化合成醋酸正丙酯,在乙酸与正丙醇摩尔比（物质的量比）为1：1．05,催化剂加量与反应物料质量比为1：9,反应时间为3h的反应条件下,其酯化转化率可达90．0％～97．7％。     

固定化酶催化山茶油制备生物柴油研究

利用气质联用仪对精制山茶油、粗制山茶油、棕榈油、废油进行组分检测分析,并进行固定化酶Novozyme 435催化转酯化生产生物柴油的研究。结果显示,精制山茶油转酯化反应转化率最高。以其为原料探讨醇油物质的量比、有机溶剂、外加吸附剂等对转酯化反应转化率的影响,发现甲醇用量超过理论量后(醇油物质的量比大于3∶1),转化率迅速降低。选用石油醚为反应溶剂,加入硅胶作为吸附剂,30 h的转化率可从40%提高到91%。在固定床反应器中进行半连续批式运行,酶在有硅胶的系统中稳定性提高,可连续运行7批,转化率保持在82%左右;无硅胶系统中反应两批后转化率下降。     

固体碱催化猪油制备生物柴油

运用实验研究和理论分析相结合的方法,阐述猪油和甲醇在CaO催化剂作用下进行酯交换反应制取生物柴油的基本原理和操作方法,分光光度法测定甘油含量,计算生物柴油转化率,得出以CaO催化猪油制取生物柴油的适宜反应条件。结果表明:CaO做催化剂时,催化剂用量为2.0%,醇油物质的量比为6∶1,反应时间为150min,温度为60℃进行磁力搅拌,反应产率最高可达93.68%。     

氟化钾/镍铝复合氧化物的制备及催化合成生物柴油

采用共沉淀、煅烧及研磨的方法制备氟化钾/镍铝复合氧化物,并利用正交实验考察制备条件对氟化钾/镍铝复合氧化物催化合成生物柴油活性的影响,得到优化后的制备条件:镍/铝摩尔比为2、煅烧温度为550℃、煅烧时间为2 h、氟化钾/镍铝复合氧化物质量比为1。以优化条件下制得的氟化钾/镍铝复合氧化物为催化剂,催化蓖麻油与甲醇的酯交换反应,结果蓖麻油转化率为98.9%。采用TG-DTA,FTIR,BET,XRD技术对镍铝水滑石、镍铝复合氧化物及氟化钾/镍铝复合氧化物催化剂进行了表征,结果表明:镍铝水滑石在30~220℃,220~380℃及500~520℃3个温区有3个失重台阶;氟化钾/镍铝复合氧化物催化剂BET表面积为34.42 m2/g,BJH累积孔容为0.128 cm3/g,BJH平均孔半径为5.46 nm;氟化钾/镍铝复合氧化物催化剂由Ni O晶体和K3Al F6晶体构成。     

硫酸氢钠催化生物柴油合成反应的研究

以固体酸硫酸氢钠(NaHSO4·H20)为催化剂,以菜籽油和甲醇为反应物进行酯交换反应制备脂肪酸甲酯(生物柴油).采用正交实验考察了各因素对生物柴油产率的影响,得出最佳反应条件:反应温度为90℃,反应时间为12h,醇油物质的量比为40:1,催化剂用量为菜籽油质量的6%.极差顺序为温度、反应时间、醇油物质的量比、催化剂用量.     

固体酸催化剂在生物柴油合成实验中的研究

针对生物柴油催化合成技术中，采用一般催化剂所存在的问题，自制了4种固体酸催化剂，测试了它们在以大豆酸化油为原料制备生物柴油反应中的催化活性及重复使用性，确定了合成生物柴油的工艺条件。     

橡胶籽油制备生物柴油的工艺研究

实验研究了乙醇钠催化下橡胶籽油与乙醇进行酯交换反应制备生物柴油的工艺条件。通过正交实验和单因素实验,发现酯交换反应的最佳工艺条件:催化剂用量为油重的1.0%,醇油物质的量比为15∶1,反应温度为78℃,搅拌时间为120 min,在此反应条件下,橡胶籽油转化率为92.14%。