增溶易分离离子液体均相催化剂合成及催化制备生物柴油工艺研究

以离子液体和磷钨酸为原料,制得3种功能化磷钨酸盐离子液体,采用红外光谱、热重分析等进行表征验证,并用其催化棕榈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:所制备的磷钨酸盐离子液体具有较好的温控相转移和酸催化性能,能实现高温反应和低温分离效果,与纯H₂PW₁₂O₄₀、固定化H₂PW₁₂O₄₀、[MIMPS]H_SO₄传统催化剂相比,表现出更好的溶解、催化和回收性能,在n(甲醇)∶n(棕榈油)=10∶1,反应温度120℃,反应时间8 h,1-丙基磺酸-3-甲基咪唑磷钨酸盐离子液体([MIMPS]H₂PW₁₂O₄₀)质量为棕榈油7%的条件下,生物柴油收率可达95.6%,且该离子液体稳定性良好,循环使用5次催化性能无明显降低。     

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。     

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。     

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%。     

微藻直接离子液体脂肪酶制备生物柴油

采用小球藻、甲醇为原料,脂肪酶为催化剂,离子液体为提取剂和反应介质,直接提取酯交换制备生物柴油。考察不同工艺条件对产率的影响,结果表明:甲醇用量和藻粉质量比为8∶1,离子液体[BMIM][DCA]和藻粉质量比为1∶1,脂肪酶用量为藻粉质量的12%,反应温度为50℃,酯交换反应时间为16 h条件下,生物柴油的转化率可达69.6%。采用微藻直接离子液体脂肪酶制备生物柴油无需从微藻粉中提取油脂,因此降低过程成本、缩短工艺,能实现含油微藻到生物柴油的一步转化。     

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,能较好地消除醇油界面接触,微波的引入可强化传质传热过程,与传统加热方式水浴加热机械搅拌法相比,可缩短酯交换反应的时间,降低反应温度,减少离子液体、甲醇用量。离子液体[BMIM][HCOO]为提取剂,微藻油脂提取率最高;酸性离子液体催化效果明显高于碱性离子液体,离子液体[SO₃H-BMIM][HSO₄]为催化剂,微藻油脂转化率最高。在甲醇用量和藻粉质量比为6∶1,离子液体组合物和藻粉质量比为5∶1,[BMIM][HCOO]与[SO₃H-BMIM][HSO₄]体积比12∶1,微波功率400 W,反应温度为60℃,反应时间40 min条件下,生物柴油转化率可达93.3%。该方法将离子液体溶解提取性能、催化性能及微波的热效应相结合,将油脂的提取与油脂的酯化合二为一,能够实现微藻生物柴油的一步转化制备。     

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。     

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.     

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。     

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。     

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。     

粉煤灰负载型固体碱催化大豆油制备生物柴油的研究

以粉煤灰作为载体,通过负载Na OH制备负载型固体碱,并对其进行XRD、FT-IR及SEM等技术手段表征。结果表明:经焙烧的粉煤灰固体碱催化剂表面产生新的晶相,Na OH可成功负载到粉煤灰表面,形成催化活性中心,催化剂的催化活性增强。考察催化剂的用量、醇油物质的量之比、反应温度、反应时间等因素对大豆油酯交换制备生物柴油的影响。数据显示:在催化剂用量为5%、醇油物质的量之比为12∶1、反应温度为65℃、反应时间为2 h时,生物柴油产率可达97%。     

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%。     

包衣酶催化地沟油制备生物柴油

实验考察了以地沟油为原料,三阶段包衣酶催化制备生物柴油的工艺.以中心组合设计试验,选取反应时间、反应温度、包衣酶用量、醇油摩尔比和水分添加量为影响酯化率的主要因素,通过响应面分析得优化的工艺条件为:反应时间9.4×3h,反应温度54℃,包衣酶用量18.7%,醇油摩尔比3.6:1,水分添加量17.2%,在最佳条件下的酯化率为93.68%.     

花椒籽油生物柴油制备工艺研究

以花椒籽油为原料,对KOH催化其与甲醇发生酯交换反应制备生物柴油进行研究.采用物理萃取法降低花椒籽油中游离脂肪酸的含量,三次萃取后酸值达到2 mgKOH/g以下.研究了花椒籽油和甲醇在氢氧化钾催化下的酯交换反应.进行了不同醇油摩尔比、催化剂用量、反应时间、反应温度等反应条件下对产率的影响,得到最佳反应条件为醇油物质的量之比为12∶1,催化剂添加量为油脂质量的1.2％,反应温度为60 ～65℃,反应时间为45 min.     

花椒籽油生物柴油制备工艺研究

以花椒籽油为原料,对KOH催化其与甲醇发生酯交换反应制备生物柴油进行研究。采用物理萃取法降低花椒籽油中游离脂肪酸的含量,三次萃取后酸值达到2 mgKOH/g以下。研究了花椒籽油和甲醇在氢氧化钾催化下的酯交换反应。进行了不同醇油摩尔比、催化剂用量、反应时间、反应温度等反应条件下对产率的影响,得到最佳反应条件为醇油物质的量之比为12∶1,催化剂添加量为油脂质量的1.2%,反应温度为60～65℃,反应时间为45 min。     

氨基磺酸非均相催化菜籽油及废油脂制备生物柴油

采用正交试验和单因素试验的方法研究了氨基磺酸催化菜籽油及废油脂与甲醇的酯交换过程,考察了醇油物质的量比、催化剂用量、反应温度和反应时间对反应收率的影响。结果表明:菜籽油酯交换的最佳反应条件为醇油物质的量比6∶1,氨基磺酸用量为原料油质量的1.0%,反应温度60℃,反应时间20 min,此工艺条件下,脂肪酸甲酯的收率达到95.6%;废油脂酯交换的最佳反应条件为醇油物质的量比8∶1,氨基磺酸用量为原料油质量的1.0%、反应温度65℃,反应时间30 min,此工艺条件下,脂肪酸甲酯的收率达到87.5%。利用红外光谱表征了菜籽油和生物柴油的结构,气相色谱分析了生物柴油的组成。     

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％。     

响应曲面法优化固体碱催化制备生物柴油的工艺

以固体碱硅酸钠为催化剂进行酯交换反应制备生物柴油,采用响应曲面法中的Box-Behnken模式对影响生物柴油转化率的4个主要因素(温度、催化剂用量、反应时间、醇油物质的量比)进行优化.建立生物柴油转化率的二次多项回归模型方程,并对回归方程系数进行显著性检验和方差分析.试验结果表明:当反应温度为66℃、催化剂用量为大豆油质量的2.1%、反应时间为7h、醇油物质的量比为8.6:1时,生物柴油的转化率最高,最高转化率预测值为75.78%,与实测值基本相符,优化模型有效可靠.     

生物柴油的超声波辅助固体碱催化制备研究

以精制的山桐子油为原料,固体碱CaO-ZrO为催化剂,在超声波辅助下制备生物柴油。通过单因素实验探讨催化剂用量、醇油物质的量之比、反应温度、超声功率、超声频率、反应时间等因素对生物柴油得率的影响。在此基础上,选取超声功率、催化剂用量、醇油物质的量之比、反应时间4个因素通过正交试验确定最佳工艺条件,即超声功率500 W,催化剂用量3%,醇油物质的量之比10∶1,反应时间60 min。在最佳工艺条件下,生物柴油得率为98.2%,该催化剂具有较好的重复利用性能。