生物炭基固体酸催化剂制备及其催化油酸酯化性能的研究

以去除半纤维素的玉米芯为原料,通过高温炭化、浓硫酸磺化制备了生物炭基固体酸催化剂,用于油酸酯化制备生物柴油,并对催化剂进行了表征。考察了炭化温度、炭化时间、磺化温度、磺化时间等制备条件对催化剂的影响,探究了反应温度、反应时间、醇油摩尔比、催化剂质量分数对油酸酯化反应的影响。结果表明,适宜的催化剂制备条件为300 ℃炭化3 h、25 ℃磺化4 h,在此条件下制备的生物炭基固体酸酸量为1.67 mmol/L;适宜的反应条件为反应温度65 ℃,反应时间5 h,甲醇与油酸的摩尔比12：1,催化剂质量分数4%,在此条件下,油酸转化率为98%。催化剂在使用4次后,催化剂活性下降至63%,经过重新磺化,油酸转化率可恢复至94%。     

双键离子液体固体酸特性及其催化油酸甲酯化反应的研究

以二乙烯基苯(DVB)为单体,采用沉淀聚合法来合成单分散多孔聚二乙烯基苯微球(PDVB),利用PDVB微球上悬挂双键与带双键的离子液体单体进行接枝共聚反应,制备成固体酸催化剂,利用SEM、BET、FT-IR和TG对固体酸催化剂进行表征,并将催化剂用于催化油酸与甲醇进行酯化反应制备生物柴油。结果表明：固体酸催化剂球形规整,颗粒均匀,比表面积为451.12 m₂/g,耐热性能优异,热分解温度为350 ℃,将催化剂应用于酯化反应,在反应温度为90 ℃,醇油比20:1,催化剂用量为油酸质量的4%,反应5 h,生物柴油的转化率为93.02%。固体酸催化剂具有较高的重复利用性,重复利用4次后,催化效果稳定。     

固体酸连续催化桐油预酯化反应研究

利用固定床反应器,以固体酸为催化剂催化桐油预酯化反应。考察了醇油摩尔比、停留时间、床层温度等因素对预酯化效果的影响。优化反应最适宜的操作条件为:醇油摩尔比6∶1,反应时间88 min,床层温度65℃。在此条件下桐油的酸值可降至0.8 mgKOH/g,达到生物柴油后续酯交换反应酸值小于1.0 mgKOH/g的要求。     

竹炭基固体磺酸催化酯化餐饮废油制备生物柴油

以廉价的竹屑为原料制备了生物质炭基固体磺酸替代昂贵的锆金属基固体酸催化剂以及糖基的磺化炭催化剂。通过X射线衍射（XRD）和红外光谱（FT-IR）分析方法检测磺化炭无定形芳香稠环结构上有磺酸功能基团分布。利用甲醇气相循环带水装置酯化处理高酸值餐饮废油制备生物柴油,在105℃,催化剂用量为4wt%的条件下反应5h酯化率达到98.84%,当原料含水量为6%时酯化率仍能达到98%以上,甲酯含量达94.1%。试验证明,磺化炭具有固体超强酸的催化效果,是一种新型、环境友好的生物柴油固体酸催化剂。     

疏水固体酸催化大豆酸化油酯化生产生物柴油研究

以疏水性介孔分子筛SBA-15-SO3H固体酸为催化剂,以大豆酸化油和甲醇为原料,通过酯化反应生产生物柴油。通过TGA、X射线粉末衍射（XRD）、相对润湿接触角等方法对样品进行了表征。结果表明：酯化反应的最佳反应条件是,反应温度100℃,催化剂用量5%,甲醇流量15g/h,反应时间4h,酯化率达到99.5%。疏水固体酸C16H33-SBA-15-SO3H作为大豆酸化油酯化生产生物柴油的良好催化剂,有良好的工业应用前景。     

α-磷酸锆@磺酸基固体酸催化剂的表征及其催化酯化反应的研究

以层状结构的α-磷酸锆为载体,用四正丁基氢氧化铵对其剥离改性,再连接上γ-巯丙基三乙氧基硅烷(KH-580),通过氧化和酸化两步,制备出一种新型的固体酸催化剂α-磷酸锆@磺酸基。通过XRD、SEM、BET、TGA、FT-IR等手段对该催化剂进行表征。结果表明:制备的催化剂比表面积增大,结晶度降低,酸强为2. 43 mmol/g; FT-IR表征显示—SO_3H的存在,证明α-磷酸锆被成功磺化。将该催化剂应用于月桂酸与甲醇的催化酯化反应中,对反应条件进行优化,发现在反应温度90℃、反应时间5 h、酸醇摩尔比1∶30、催化剂用量3%(以月桂酸质量计)时,酯化率达到97%以上。该催化剂使用3次后,仍然保持着较高的催化活性,酯化率为87. 48%。     

固体酸催化剂制备生物柴油的工艺研究

植物酸化油采用固体酸硫酸钛作为催化剂制备生物柴油,工艺条件为油脂／甲醇质量比为1：0．45,反应温度为60-65℃,反应时间为4h。催化剂用量为按油重的5％。硫酸钛作为催化剂能够重复利用,甲酯化反应过程中增加脱水工序能提高酸化油酯化速度和深度。     

新型海藻酸铬复合物的制备及其催化油酸甲酯化合成生物柴油

以海藻酸钠与氯化铬为原料制备出一种价格低廉的新型海藻酸铬复合物,通过XRD、FTIR、SEM对制备的复合物结构进行表征,并将其应用于催化油酸与甲醇酯化反应制备生物柴油。系统考察了各因素对油酸转化率的影响,并研究了该催化剂在各种酯化反应中的应用。结果表明:廉价、易制备的海藻酸铬复合物固体酸表现出较高的催化活性,在催化剂用量3%(相对于油酸的质量)、油酸与甲醇摩尔比1∶10、反应温度70℃、反应时间3 h条件下,油酸转化率达92.2%;催化剂经重复使用5次,油酸的转化率仍高于60%;此外,该催化剂能适用各种长链羧酸与甲醇的酯化反应,表明该催化剂有望用于工业上高酸值原料降酸制备生物柴油。     

生物柴油催化剂——SO42-/ZrO2-TiO2固体酸的制备及表征

以ZrOCl2·8H2O和Ti(SO4)2为原料,以浓氨水为沉淀剂,以稀硫酸为浸渍剂,经高温焙烧制得SO42-/ZrO2-TiO2固体酸催化剂.采用正交试验考察了催化剂制备过程中各因素对其催化活性的影响,得到的优化条件为:焙烧温度723 K,焙烧时间4h,n(Ti)/n(Zr)=6,浸渍液硫酸浓度1.50 mol/L.以优化工艺制备的SO42-/ZrO2-TiO2固体酸为催化剂,在n(醇)/n(油)=20,m(催化剂)/m(油)=0.03,反应温度423 K,反应时间5h,搅拌速率370 r/min的条件下,蓖麻油平均转化率可达98.5％.采用Hammett指示剂法、XRD、SEM技术对正交试验条件下制得的SO42-/ZrO2-TiO2固体酸进行了表征.结果表明:其酸强度(H0)在0.8 ～6.8之间,催化剂活性随总酸量增加而增大;该固体酸催化剂骨架结构为TiO2锐钛矿型晶体且呈不规则微米块状结构.     

硫酸铁催化酸化油酯化反应工艺研究

在酸化油与甲醇连续进料的半连续酯化反应条件下,研究了硫酸铁催化酸化油中游离脂肪酸与甲醇的酯化反应。考察了硫酸铁用量、反应温度、反应时间、甲醇流量对酯化反应转化率的影响。正交试验表明,以硫酸铁为催化剂,酯化反应的最佳反应条件为：酸化油100g,反应温度120℃．反应时间4h,硫酸铁催化剂用量3％（油重）,甲醇流量40mL／h,在此条件下,酸化油的酸值可降至1．82（KOH）／（mg／g）,酯化转化率为98．33％。试验表明,硫酸铁作为酸化油酯化反应的催化剂有很高的催化活性,有良好的工业应用前景。     

L-天冬氨酸离子液体联合猪胰脂肪酶催化油酸酯化工艺北大核心CSCD

为绿色高效制备生物柴油,利用L-天冬氨酸离子液体([Asp]HSO4)联合猪胰脂肪酶催化油酸制备油酸甲酯,采用单因素实验探究了反应时间、醇酸物质的量比、[Asp]HSO4用量、猪胰脂肪酶用量和反应温度对转化率的影响,在此基础上,采用正交实验进行优化,得到[Asp]HSO4联合猪胰脂肪酶催化油酸酯化反应的最优工艺条件为[Asp]HSO4用量6%、醇酸物质的量比5.5∶1、猪胰脂肪酶用量4%、反应时间21 h、反应温度45℃,在此条件下转化率可达91.91%。[Asp]HSO4可降低甲醇和温度对猪胰脂肪酶催化活性的影响,对猪胰脂肪酶催化油酸酯化具有协同效应。     

固体酸催化合成酯交换鱼油的研究

以鱼油为原料,采用So24-/ZrO2-TiO2固体酸作催化剂合成了酯交换鱼油.该方法克服了液体催化剂对原料和设备要求苛刻的缺陷,具有固体酸催化活性高,无三废排放,合成产品色泽浅,鱼腥味很小,稳定性好,催化剂可重复使用等优点.SO24-/ZrO2-TiO2固体酸催化酯交换反应实验表明,鱼油与甲醇酯交换反应最佳工艺条件为:醇油摩尔比为4.5:1,催化剂用量为2.0%,反应温度为65℃,反应时间为5 h在此条件下合成的酯交换鱼油羟值为138.85 mg/g,折光率(n20D)为1.4728,反应改性深度达到了71.6%(以羟值增加量计算).     

表面修饰的酸性丝光沸石催化油酸支链化

利用三苯基膦将合成的酸性丝光沸石进行表面修饰处理,使酸性丝光沸石外表面的部分酸性中心被三苯基膦吸附而失活,经过外表面修饰的酸性丝光沸石用于催化油酸支链化的反应,可明显提高目标产物C18饱和支链脂肪酸的选择性,加氢产物的C18饱和支链脂肪酸产率可提高约5个百分点。经过响应面法优化后,表面修饰的酸性丝光沸石催化油酸支链化反应最优工艺条件为:催化剂用量7.0%(基于油酸质量),加水量4.5%(基于油酸质量),反应温度270℃,反应时间4.5 h。在最优反应条件下,C18饱和支链脂肪酸产率可达到87.25%。反应动力学研究表明,该油酸支链化反应的反应活化能为22.46 k J/mol,指前因子为3.2×103。     

磺化硅胶催化合成葡萄酒香料己酸正丁酯

采用己酸和正丁醇为原料,磺化硅胶为催化剂,非均相酯化反应合成葡萄酒香料己酸正丁酯,考察了原料配比、反应时间及催化剂用量等对酯化反应的影响。实验结果表明,磺化硅胶具有较高的催化活性,其最佳工艺条件为:n(正丁醇)∶n(己酸)=3∶1,催化剂用量为己酸质量的1.5%,回流反应3h,酯化率达96.1%;而且磺化硅胶具有较好的重复使用性能,使用5次后,酯化率仍达91.2%,磺化硅胶易于和产物分离,回收使用效果好,对设备腐蚀和环境污染都较轻。     

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。     

固体酸催化合成肉桂酸甲酯

固体酸能够代替硫酸作为酯化催化剂。介绍了对甲苯磺酸、氨基磺酸、强酸性阳离子交换树脂、六水三氯化铁、聚氯乙烯三氯化铁树脂、五水四氯化锡、十二水合硫酸铁铵、一水硫酸氢钠、硫酸氢钾、硼酸、固体超强酸和杂多酸等固体酸催化合成肉桂酸甲酯的方法。     

固体酸催化合成肉桂酸异戊酯

固体酸能够代替硫酸作为酯化催化剂.评述了对甲苯磺酸、强酸性阳离子交换树脂、六水三氯化铁、聚氯乙烯-三氯化铁树脂、五水四氯化锡、十二水合硫酸铁铵、硫酸钛、一水硫酸氢钠、硫酸氢钾、固体超强酸和杂多酸等固体酸催化催化合成肉桂酸异戊酯的方法.通过评述本人认为强酸性阳离子交换树脂、六水三氯化铁、一水硫酸氢钠、固体超强酸、杂多酸和固载化的固体酸是合成肉桂酸异戊酯的良好催化剂;微波辐射是合成肉桂酸异戊酯的良好方法.     

超声波-微波辅助浓硫酸催化油酸制备生物柴油

引入超声波-微波辅助技术,以植物油脂水解物油酸为原料,浓硫酸为催化剂,与甲醇酯化制备生物柴油。考察了微波功率、反应时间、催化剂用量、醇油摩尔比对油酸转化率的影响,并利用响应面实验对工艺条件进行了优化。结果表明:超声波-微波的引入强化了传质传热过程,能显著缩短反应时间;最佳工艺条件为超声波功率50 W、微波功率125 W、反应时间17 min、催化剂用量2.5%、醇油摩尔比19∶1,在此条件下油酸转化率可达98%以上。     

菊粉的固体酸水解研究

以强酸性阳离子交换树脂作为固体酸,研究了脱盐菊粉的水解条件,并经真空浓缩制备出质量良好的高果糖浆。确定菊粉水解的适宜条件为:以D061树脂为固体酸,固体酸与20%菊粉溶液比例为1∶3,水解温度75℃,水解时间120m in,水解率可达92.1%。菊粉溶液的脱盐是成功实现固体酸连续水解的关键工艺。     

菜籽油脂肪酸在超临界甲醇中酯化反应工艺条件研究

以菜籽油在亚临界水解反应中制取的脂肪酸为原料,研究菜籽油脂肪酸在超临界甲醇中的酯化反应工艺条件及动力学模型。通过单因素试验考察了反应温度、醇酸体积比、反应压力、反应时间对酯化转化率的影响,并采用超高效液相色谱法分析油酸甲酯含量的变化情况。试验结果表明菜籽油脂肪酸在超临界甲醇中酯化反应的最佳工艺条件为:反应温度270℃,反应时间40 min,反应压力25 MPa,醇酸体积比2∶1。在最佳工艺条件下菜籽油脂肪酸酯化转化率超过了98%,动力学模型为-dCA/dt=62.98e-20.14/RTC1.8A。