钙基固体碱催化剂用于花生油酯交换制备生物柴油

将钙基固体碱催化剂CaO和CaO/MgO用于催化花生油与甲醇酯交换制备生物柴油,考察了催化剂的制备条件,优化了CaO和CaO/MgO催化花生油酯交换反应工艺.研究表明,利用廉价碳酸钙作为原料,在800～900℃下N2气氛中煅烧制备的CaO具有比较好的催化活性;而CaO/MgO催化剂比较适宜的制备条件是用22.6%的Ca(Ac)2溶液浸渍MgO载体1次,在600℃下煅烧.CaO/MgO在空气中存放易失去活性,需在800～900℃下N2气氛活化.CaO和CaO/MgO催化剂均可使花生油与甲醇的酯交换反应在醇油摩尔比12:1、催化剂用量2%、反应温度65℃、反应时间2 h的条件下获得80%以上的酯交换转化率.与CaO相比,CaO/Mgo催化剂具有较高的抗水性和抗酸性,以及较好的重复使用性.     

Ca-Mg-Zn-O催化剂的制备、表征及其蓖麻油醇解的催化活性评价

采用共沉淀及焙烧的方法制备了Ca-Mg-Zn-O固体碱催化剂。采用正交试验考察了制备条件对Ca-Mg-Zn-O固体碱油脂醇解催化活性的影响,得到的优化条件为:n(Ca):n(Mg):n(Zn)=1:1:2、焙烧温度800℃、焙烧时间5 h。以优化条件下制备的Ca-Mg-Zn-O固体碱为催化剂,在醇/油摩尔比9:1、催化剂/油质量比0.04:1、搅拌速率550 r/min、反应温度65℃、反应时间3 h的条件下,蓖麻油转化率达到96.3%。采用TG-DTA、FTIR、XRD、BET技术及Hammett指示剂法对催化剂及其前驱体进行了表征,结果为:Ca-Mg-Zn碱式碳酸盐TG曲线有3个失重台阶,分别出现在200~350℃、450~550℃及680~750℃温区;Ca-Mg-Zn-O固体碱催化剂由ZnO、MgO及CaO 3种晶体构成,其BET、比表面积为5.91m~2/g,BJH脱附累积孔容为0.009 8 cm~3·g~(-1),BJH脱附平均孔半径为3.50 nm,碱强度在7.2~11.2之间。     

钙基固体碱催化酯交换反应制备生物柴油研究进展

综述了近期氧化钙、钙化合物、负载型氧化钙等钙基固体碱催化剂用于酯交换制备生物柴油的研究进展。钙基固体碱具有较高的酯交换制备生物柴油催化活性,且原料来源广、价格相对较低,是一类具有前景的用于生物柴油清洁生产的固体碱催化剂。钙基固体碱催化剂在存放过程中易碳酸盐化而失去催化活性,生物柴油原料含水含酸量不但降低催化剂催化活性,而且增加催化剂回收难度、增加生物柴油产品中钙离子含量,在研究钙基固体碱催化剂催化酯交换反应机制的基础上,解决以上一系列问题,有助于钙基固体碱催化剂的工业化应用。     

固体碱催化剂在油脂酯交换反应中应用

生物柴油是一种环境友好型可再生资源,其制备方法主要有直接混和法、微乳法、热裂解法和酯交换法,其中酯交换法是最普遍使用一种方法。均相催化法优点是反应产率高,但废催化剂会带来环境问题;而具有高活性及选择性、易于分离、可回收及重复使用、无毒和廉价、可避免副产物产生等优点的多相催化法成为近年来研究热点。该文简要介绍生物柴油制备方法,综述多相碱催化制备生物柴油研究现状。     

亚临界甲醇相固体碱催化大豆油酯交换制备生物柴油

热力学研究表明,大豆油在亚临界甲醇相具有良好的溶解性能,可解决常规酯交换过程中油脂与甲醇相间传质问题,而固体碱催化剂低温催化活性可解决超临界甲醇制备生物柴油过程中的高温问题。研究结果表明,在140℃、2 MPa、醇油摩尔比16∶1和反应时间30 m in条件下,K2CO3/A l2O3催化大豆油酯交换反应产物中脂肪酸甲酯含量可达90%以上。     

负载型氧化钙固体碱催化剂用于棉籽油制备生物柴油的研究

以不同前躯体为原料,通过高温煅烧得到负载型固体碱催化剂（CaO／γ-Al2O3）。考察了以不同前躯体制得的催化剂在生物柴油制备中的反应特点,研究了活性组分负载量、催化剂煅烧温度、醇油摩尔比、催化剂用量及反应时间对棉籽油转化率的影响。结果表明：以Ca（AC）2及CaCl2和Na2CO3的反应产物CaCO3两种前躯体制备的CaO／γ—Al2O3催化剂具有较高的酯交换反应活性,是制备生物柴油的良好非均相催化剂。     

负载型氧化钙固体碱催化剂用于棉籽油制备生物柴油的研究

以不同前躯体为原料,通过高温煅烧得到负载型固体碱催化剂（CaO／γ-Al2O3）。考察了以不同前躯体制得的催化剂在生物柴油制备中的反应特点,研究了活性组分负载量、催化剂煅烧温度、醇油摩尔比、催化剂用量及反应时间对棉籽油转化率的影响。结果表明：以Ca（AC）2及CaCl2和Na2CO3的反应产物CaCO3两种前躯体制备的CaO／γ—Al2O3催化剂具有较高的酯交换反应活性,是制备生物柴油的良好非均相催化剂。     

固体碱催化酯交换反应的研究

固体碱催化植物油酯交换反应 ,产率、转化率达 98.5 %以上。该工艺操作简单 ,催化剂可回收再生 ,整个过程无三废污染 ,对酯交换均相反应的多相化有一定的意义。     

钙镁铝固体碱催化剂的制备及表征

采用氢氧化钠、硝酸钙、硝酸镁制得钙镁氢氧化物沉淀,采用氨水、乙酸铝制得氢氧化铝沉淀。两种沉淀依次经陈化、抽滤、洗涤、干燥后,混合焙烧即得钙镁铝固体碱催化剂。以蓖麻油甲醇醇解反应为模型反应,蓖麻油转化率为活性评价指标,采用正交实验考察了催化剂制备条件对其催化活性的影响;采用Hammett指示剂滴定法、TG、XRD、BET及SEM技术对催化剂及其前驱体进行了表征。结果表明:制备催化剂的优化条件为n(Ca)∶n(Mg)∶n(Al)=1.5∶1.5∶1、陈化时间18 h、焙烧温度400℃、焙烧时间6 h,对应的蓖麻油转化率平均可达88.3%,且其催化活性较稳定;催化剂前驱体在300400℃有1个明显的失重台阶,在800℃以后质量基本不随温度变化;钙镁铝固体碱催化剂的碱强度在7.2~15.0之间,总碱位量为12.262 mmol/g,主要由CaO、MgO两种晶体构成,其比表面积为83.83 m2/g、孔容为0.173 2 cm3/g,其颗粒大小在2~20μm之间。     

固体碱CaO催化橡胶籽油制备生物柴油的研究

研究了固体碱CaO催化橡胶籽油与甲醇进行酯交换反应制备生物柴油的工艺条件。结果表明,焙烧温度为800℃,焙烧时间为2 h时,由CaCO3分解制得的CaO具有最高的反应活性。以此CaO为催化剂制备橡胶籽油生物柴油的最佳工艺条件为:催化剂CaO用量为油质量的1.5%,反应温度65℃,醇油摩尔比为15∶1,反应时间6 h。在此反应条件下,橡胶籽油生物柴油转化率为90.70%。     

CaO-CeO2固体碱催化剂的制备及催化酯交换反应研究

采用共沉淀法以草酸钠为沉淀剂合成了一系列不同摩尔比的CaO-CeO_2非均相碱性催化剂,通过XRD、ICP、BET、CO_2-TPD对催化剂进行表征,考察了催化剂中加入Ca/Ce值对催化剂实际Ca/Ce值、比表面积以及碱性的影响,并用于酯交换反应。结果表明:Ca与Ce产生了良好的协同作用,且相较于纯CaO有了更好的形貌结构;在加入Ca/Ce值为1、焙烧温度700℃、催化剂用量3%、反应温度65℃、醇油摩尔比12∶1、反应时间6h时,反应收率达到了97%以上,相较于纯CaO有更好的抗酸性与抗水性;使用后的催化剂用乙醇洗净烘干后放入马弗炉中经过700℃、3h焙烧可以再生,循环使用4次仍然保持较好的催化活性,反应收率在80%以上。     

KF/MMT固体碱催化剂的制备及催化酯交换反应

采用蒙脱土（MMT）为载体,通过浸渍法制备了KF/MMT固体碱催化剂,将其应用于大豆油制备生物柴油的酯交换反应中。通过XRD、FTIR、Hammett指示剂法、N2吸附-脱附、SEM等方法对KF/MMT催化剂结构进行了表征,并考察了酯交换反应条件对生物柴油产率的影响。结果表明：负载的KF与载体蒙脱土之间存在相互作用,催化剂表面存在Al—O—K活性中心;以KF/MMT为催化剂,在催化剂用量4%,醇油摩尔比12∶1,反应温度65℃,反应时间2.5 h条件下,生物柴油产率达到97.4%。     

硅酸钠固体催化剂的制备及催化酯交换反应

以NaSiO3*9H2O为原料,通过高温煅烧、研磨、过筛等工艺制得硅酸钠固体催化剂,将其用于棉籽毛油的酯交换反应制备生物柴油.考察了醇油摩尔比、催化剂用量、反应时间等对转化率的影响.研究表明,催化剂最佳制备条件为:煅烧温度200 ℃,煅烧时间1 h,粒度60目.在常压、醇油摩尔比8∶ 1,催化剂用量7%,反应温度65 ℃,反应时间1 h的条件下,酯交换反应转化率达到99.45%;催化剂重复使用10次后,转化率仍在90%以上.     

BaO催化甲醇蒸气酯交换制备生物柴油的研究

以BaO为催化剂,菜籽油为原料,对甲醇蒸气酯交换反应制备生物柴油进行研究,考察甲醇蒸气流量、催化剂用量、反应温度、反应时间及催化剂重复利用等因素对转化率的影响。通过单因素与正交试验确定最佳工艺条件为:甲醇蒸气流量1.80 L/min,催化剂用量(以菜籽油质量为基准)1.1%,反应时间1.5 h,反应温度65℃。在此条件下转化率可达96.17%,催化剂重复使用6次,转化率仍保持在60%以上。BaO固体碱对甲醇蒸气酯交换反应制备生物柴油有很好的催化活性,易于分离且具有良好的稳定性。     

Zr-SBA-15-SO3H固体酸催化剂的制备、表征及催化酯交换制备生物柴油

以SBA-15为载体,采用共缩合-水热法制备Zr-SBA-15,通过化学接枝法引入磺酸基团进行改性,得到Zr-SBA-15-SO3H固体酸催化剂。采用X射线衍射、傅里叶红外光谱、N2吸附-脱附、热重分析、扫描电镜和透射电镜对催化剂的结构进行表征。以棕榈油和甲醇的酯交换反应为探针,测试Zr-SBA-15-SO3H的催化性能。结果表明:掺杂Zr的SBA-15磺酸官能化后得到的Zr-SBA-15-SO3H固体酸催化剂具有较强的酸性,且保持了SBA-15的原有形貌及介孔结构;在反应温度130℃、反应时间4 h、催化剂用量8%、醇油摩尔比35∶1的反应条件下,生物柴油收率超过93%,且制备的催化剂循环使用4次后仍具有较高的催化性能,生物柴油收率仍保持在75%以上。     

固体碱催化剂（K2O／C）的制备及其催化酯交换反应

以活性炭为载体,负载K2CO3后经过煅烧,制得K2O／C固体碱催化剂,通过正交实验,得到催化剂的优化制备条件为：K2CO3与活性炭摩尔比0．04,粒径40目,煅烧温度450℃,煅烧时间3．5h,浸渍时间3h;将其应用于催化棉籽油酯交换制备生物柴油,考察了催化剂的加入量、醇油比、反应温度、反应时间、原料中水分含量等对酯交换反应的影响,得到最佳工艺参数：醇油摩尔比8：1、催化剂加入量4．0％、反应时间1h。在此条件下,K2O／C的催化活性优于传统均相催化剂,重复使用多次仍具有较好的催化效果。     

K2 O/MgFe2 O4磁性固体碱催化剂的制备、表征 及催化酯交换制备碳酸甘油酯

为了解决生物柴油制备过程中副产物甘油过剩、碳酸甘油酯产率低和催化剂回收困难的问题,以聚乙二醇600（PEG-600）为模板和分散剂,采用溶胶凝胶法制备镁铁氧体（MgFe2O4）,以其为载体,KNO3为活性组分前驱体,采用浸渍法制备K2O/MgFe2O4磁性固体碱催化剂。通过X射线衍射、 X射线光电子能谱、扫描电镜、CO2程序升温脱附(CO2-TPD)和磁性分析对催化剂进行表征,并将催化剂用于甘油与碳酸二甲酯酯交换制备碳酸甘油酯的反应中,考察其催化性能。结果表明：制备的K2O/MgFe2O4形成了K-Fe-Mg键,K2O/MgFe2O4表面呈霉菌状,具有较多的中强碱位点和强碱位点,且具有较好的磁性;在PEG-600加入量10 g（硝酸镁1.5 g、硝酸铁4.71 g）、反应温度105 ℃、反应时间2 h、催化剂用量3%、甘油与碳酸二甲酯物质的量比1∶ 2的条件下,甘油转化率可达到99.53%,碳酸甘油酯产率可达到96.36%,且制备的催化剂重复使用性能良好,在重复使用5次后,碳酸甘油酯产率仍可达80.14%。综上,所制备的催化剂具有高甘油转化率、高碳酸甘油酯产率、重复使用性能高（通过外部磁场即可回收）等优点,有望实现工业化。     

La/CaO/MgO/Al_2O_3固体碱催化剂的制备及表征

以镧、钙、镁、铝的硝酸盐为原料,以尿素为沉淀剂,采用均匀沉淀及高温焙烧的方法制备了La/Ca O/Mg O/Al2O3固体碱催化剂。采用单因素实验考察了制备条件对催化剂活性的影响,得到制备固体碱催化剂的优化工艺条件为:n(La)∶n(Ca)∶n(Mg)∶n(Al)=0.027 0∶4∶2∶2,反应温度120℃,焙烧温度750℃,焙烧时间8 h。将优化条件下制备的La/Ca O/Mg O/Al2O3固体碱用于催化蓖麻油和甲醇的酯交换反应,在n(醇)∶n(油)=9∶1、m(催化剂)∶m(油)=0.04∶1、搅拌速率550r/min、反应温度65℃、反应时间3 h的条件下,蓖麻油转化率可达88.44%。采用Hammett指示剂法、TG、BET、XRD及SEM对催化剂及其前驱体进行了表征。结果表明:La/CaO/MgO/Al_2O_3固体碱的碱强度为7.2~11.2;当温度超过830℃时,La-Ca-Mg-Al水滑石的质量几乎不再随温度变化;催化剂比表面积为50.84 m2/g、孔容为0.107 3 cm3/g,催化剂主要由Ca O、Mg O及Al2O33种晶体组成。     

Heterogeneous base catalytic transesterification synthesis of sucrose ester and parallel reaction control

The equilibrium solubility of sucrose in methyl stearate, methyl oleate and methyl laurate with or without the addition of surfactants was investigated. The side reactions, pyrolysis of the sucrose, glucose and fructose, are also discussed through studying their data of differential thermal analysis and thermal gravimetric analysis. Results show that the solubilities of sucrose in methyl esters of fatty acids range from 0.01 g/100 g to 0.21 g/100 g in a surfactant‐free system with the temperature range of 40–140 °C. The addition of surfactants increased the sucrose solubility in the fatty acid esters. Under the strict anhydrous conditions, the soap concentration can be controlled at a very low level. With the increase in the temperature, sucrose began to decrease in weight at 225 ± 5 °C, glucose began to decrease in weight at 85 ± 5 °C, and fructose began to decrease in weight at 170 ± 5 °C.