一步炭化磺化法制备煤基固体酸催化剂及其表征北大核心CSCD

以胜利褐煤为原料,通过浓硫酸一步炭化磺化法制备煤基固体酸催化剂,以油酸和甲醇的酯化反应评价催化剂的催化活性。采用单因素实验考察了固液比、磺化温度、磺化时间对催化活性的影响。采用红外光谱、元素分析、BET、SEM、XRD、热重分析等对煤基固体酸催化剂进行表征。结果表明,当磺化温度为110℃、磺化时间为90 min、固液比为1∶17时,煤基固体酸催化剂具有最优的催化活性,其催化油酸和甲醇的酯化反应的酯化率达到93.50%。煤基固体酸催化剂为具有较低石墨化程度的无定形碳结构,磺酸基已成功键合到了碳基载体上,同时具有丰富的含氧官能团,其表面呈现密集孔结构,且以介孔为主。煤基固体酸催化剂在低于140℃时具有较好的热稳定性,重复使用5次后,催化酯化率为57.21%。     

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。     

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%。     

活性炭基固体酸催化合成己酸乙酯的研究

以白酒酒糟制备的活性炭作为载体,通过磺化反应制备具有高酸值的活性炭基固体酸催化剂,确定最佳制备条件为:活性炭目数120目,固液比1∶5,磺化时间24h。用制备的固体酸催化剂催化合成己酸乙酯,分别考察了固体酸催化剂的添加量、酸醇比、酯化时间和酯化温度对酯化反应的影响,得出反应的最佳条件是:固体酸添加量是己酸质量的4%,酸醇比为1∶10,酯化时间为12h,酯化温度为98℃。此时己酸乙酯酯化率达71%。     

废工业棕榈油制备生物柴油的研究

利用固体酸作催化剂对酸值较高的废棕榈油进行预酯化,采用正交试验优化预酯化的工艺条件,最佳工艺条件是:反应温度为70 ℃,反应时间为4.0 h,固体酸催化剂的用量为3.0%,预处理后废棕榈油的酸值为2.18 mg KOH/g.研究了预酯化后的废棕榈油与甲醇进行的酯交换反应,得到最优工艺条件是:反应温度为65 ℃,反应时间为1.0 h,催化剂KOH的用量为1.0%,酯交换反应的转化率为96.85%,生物柴油总得率为93.2%.以废棕榈油为原料制备的生物柴油,除倾点较高外,其主要性能均符合柴油标准.     

生物基炭质催化剂催化大豆皂脚酸化油制备生物柴油

选择大豆皂脚作为原料制备酸化油,并选用废弃的落叶松木屑,直接磺化制备生物基炭质催化剂,催化皂脚酸化油制备生物柴油.考察了生物基炭质催化剂催化皂脚酸化油生产生物柴油的工艺,得出最佳反应条件为:催化剂用量为皂脚酸化油的5.0%,反应温度70℃,甲醇与皂脚酸化油摩尔比7.5:1,醌化反应5 h,生物柴油酯化率为97.22%.与相同磺酸根基团当量的H2SO4相比,生物基炭质催化剂催化酯化反应能力更佳.     

活性炭基固体酸催化合成酒用脂肪酸乙酯的研究

以白酒酒糟为原料,通过浓硫酸磺化制备了活性炭基固体酸催化剂,并催化合成乙酸乙酯、乳酸乙酯、己酸乙酯和丁酸乙酯4种酒用脂肪酸乙酯。结果表明,乙酸乙酯最佳反应条件为活性炭基固体酸催化剂添加量3%,酸醇物质的量比1∶5,酯化时间4 h,酯化温度80 ℃,酯化率达86%;乳酸乙酯最佳反应条件为催化剂添加量4%,酸醇物质的量比1∶8,酯化时间10 h,酯化温度95 ℃,酯化率达76%;己酸乙酯最佳反应条件为催化剂添加量4%,酸醇物质的量比1∶10,酯化时间12 h,酯化温度98 ℃,酯化率达68%;丁酸乙酯最佳反应条件为催化剂添加量4%,酸醇物质的量比1∶9,酯化时间8 h,酯化温度90 ℃,酯化率达73%。活性炭基固体酸催化剂可以重复使用6次。     

秸秆炭基固体酸催化废油脂制备生物柴油

以秸秆为原料,采用炭化-磺化法制备了秸秆炭基固体酸,通过FTIR、XRD、SEM、EDS、TGA及DSC对秸秆炭基固体酸进行表征,并将其用于催化高酸值废油脂与甲醇酯交换制备生物柴油,对反应条件进行了优化。结果表明:磺酸基团被引入秸秆炭表面;当醇油摩尔比18∶1、催化剂用量为废油脂质量的5%、反应温度85℃、反应时间8 h时,脂肪酸甲酯收率可达97.2%;秸秆炭基固体酸重复使用6次后,脂肪酸甲酯收率仍在82%以上。     

二氧化硅-硫酸氢钾固体酸催化制备生物柴油

采用溶胶-凝胶法制备KHSO4.SiO2固体酸催化剂,将其应用于催化油酸与甲醇制备生物柴油的酯化反应中,考察了催化剂焙烧温度、KHSO4负载量、甲醇与油酸物质的量比、催化剂用量、反应时间及催化剂使用次数对生物柴油转化率的影响。结果表明,固体酸催化剂KHSO4.SiO2在油酸与甲醇的酯化反应中具有很高的催化活性,最佳反应条件:催化剂焙烧温度为200℃,KHSO4负载量为20%,甲醇与油酸物质的量比为12∶1,催化剂用量占油酸质量的10%,反应时间5 h,生物柴油转化率可达95.58%。固体酸催化剂KHSO4.SiO2可重复使用4次,催化活性良好。     

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。     

菜籽油脚制备生物柴油的原料预处理研究

菜籽油脚浸提油酸值高、杂质多,不利于酯交换生产生物柴油,故采用四水硫酸锆为催化剂对浸提油进行甲酯化降酸处理。通过单因素试验和正交试验,确定最佳酯化降酸条件为:醇油摩尔比12∶1,催化剂加入量3%,反应时间3h,反应温度70℃。在最佳酯化条件下浸提油的酯化率达到98.55%,降酸油酸值(KOH)降为0.81mg/g,磷含量降为0.006%;四水硫酸锆的插层性能还能使浸提油中的磷脂、色素随胶体一起沉降下来,脱色率高达73.6%。将处理后的降酸油进行固体碱催化酯交换反应制备生物柴油,脂肪酸甲酯含量为91.8%。     

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%。     

固体酸碱两步法催化麻疯籽油制备生物柴油反应过程的研究

以麻疯籽油为原料,对固体酸SiO_2/Zr(SO_4)_2-Ti(SO_4)_2、固体碱K_2CO_3/MgO-Al_2O_3两步法催化麻疯籽油制备生物柴油的反应过程进行研究,即第一步以固体酸为催化剂,催化麻疯籽油中的游离脂肪酸和甲醇预酯化,第二步以固体碱为催化剂,催化麻疯籽油与甲醇进行醇解反应。利用单因素实验及正交实验对固体酸碱两步法催化麻疯籽油制备生物柴油的反应过程进行优化。研究结果表明,固体酸催化预酯化的最佳条件为:催化剂用量2%,醇油摩尔比12:1,反应温度75℃,反应时间2 h,在此条件下酸值由10.47 mgKOH/g降为0.70 mg KOH/g。碱催化醇解反应的最佳条件为:催化剂用量为2%,醇油摩尔比为12:1,反应温度为65℃,反应时间2 h,醇解转化率稳定在95%左右。固体酸—碱两步法适用于催化麻疯籽油制备生物柴油,实验结果为实现麻疯籽油生物柴油的工业化生产奠定了一定的理论基础。     

H_2SO_4一步法催化棉籽酸化油制备生物柴油的工艺研究

采用传统液体酸浓H2SO4一步法催化棉籽酸化油与甲醇的酯化反应制备生物柴油,考察了醇油质量比、催化剂用量、反应时间对酯化率的影响。结果表明,酯化反应最佳反应条件为:醇油质量比1∶1,催化剂用量2.5%(占油质量),反应时间10 h;在此条件下酯化率为92.17%。制得的生物柴油与我国0#柴油标准(GB/T 19147—2003)的主要性能指标接近。     

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。     

碳基固体酸催化餐饮废油气相酯化制备生物柴油的研究

以餐饮废油为原料制备混合脂肪酸,以混合脂肪酸和甲醇为原料,开展以蔗糖和十二烷基苯磺酸制备的碳基固体酸催化气相酯化制备生物柴油的研究,考察了催化剂用量、反应温度、反应时间及催化剂重复使用性对混合脂肪酸转化率的影响。结果表明,在催化剂用量为混合脂肪酸质量的4%、反应温度110℃、反应时间120 min条件下,转化率可达97.57%,但是催化剂的重复使用性有待提高。碳基固体酸催化剂对气相酯化制备生物柴油具有良好的催化活性,易于分离,对环境污染小,为环保型催化剂,具有良好的应用前景。     

甘油衍生的碳基固体酸催化剂的制备及应用

以甘油为原料,首先采用原位炭化和磺化法制备了一种碳材料(CG),再将合成的CG与浓硫酸分别在140、160、180、190℃下磺化2、5、10、12 h得到催化剂SCG-(x)-(y)(其中x为磺化温度,y为磺化时间)。对催化剂进行了XRD、FTIR、TGA、BET、SEM、TEM表征及元素分析,并对催化剂合成过程中的磺化时间和磺化温度进行了探究。以油酸和甲醇的酯化反应为探针反应,研究催化剂的催化活性。结果表明:磺酸基团成功引入到了碳材料表面;随着磺化温度的升高和磺化时间的延长,催化剂表面的磺酸基团数量也随之增加,当磺化时间为10 h、磺化温度为180℃时制备的催化剂具有最优的反应活性。采用间接滴定法对催化剂SCG-(180)-(10)的总酸量进行测定,总酸量高达35 236.21μmol/g。在甲醇与油酸摩尔比12∶1、催化剂用量为原料总质量的5%、反应温度80℃、反应时间0.5 h的条件下,油酸转化率达到98.40%。催化剂重复使用5次,油酸转化率始终保持在90%以上。     

高酸值非粮植物油酯化降酸工艺研究

对甲苯磺酸作为酸催化剂,催化高酸值非粮植物油与甲醇进行预酯化反应。研究油醇摩尔比、催化剂用量、反应时间和反应温度对酯化降酸的影响,优化了工艺条件。结果表明,在油醇摩尔比1∶30、催化剂用量8 mg、70oC条件下反应50 min,高酸值麻疯树油、千金子油预酯化率分别为96.0%、96.2%,表明原料降酸效果较好,可满足后期生物柴油的制备。     

MCM-41负载碳化蔗糖及磷钨酸非均相催化餐饮废油制备生物柴油

以MCM-41为载体,通过负载蔗糖并使之碳化、磺化制备出一种单负载型固体酸催化剂S/MCM-41,并通过在其上负载一定量磷钨酸制备出酸性更强的双负载型固体酸催化剂P-S/MCM-41.以大豆油和油酸按比例混合作为模拟餐饮废油原料,两种固体酸作催化剂制备生物柴油的研究发现,双负载型固体酸拥有更好的催化性能.以双负载型固体酸P-S/MCM-41为催化剂,实际餐饮废油为原料制备生物柴油的最佳反应条件为:反应时间7h,反应温度115℃,醇油摩尔比15∶1,催化剂用量10％(以油质量计).该条件下生物柴油的最高收率可达94％.     

硅胶固载磺酸功能化离子液体催化棕榈酸制备生物柴油的工艺研究

以硅胶固载N,N-二甲基苄胺丙基磺酸基硫酸氢盐离子液体([DMBPSH]HSO_4/SG)为催化剂,进行棕榈酸与甲醇酯化制备生物柴油工艺研究,考察了醇酸摩尔比、催化剂用量、反应时间及反应温度等因素对棕榈酸甲酯收率的影响。研究表明,10%[DMBPSH]HSO_4/SG催化剂具有最好的催化酯化活性;以10%[DMBPSH]HSO_4/SG为催化剂,利用响应面分析法优化生物柴油的最佳制备工艺条件为:醇酸摩尔比12.6∶1,催化剂用量为棕榈酸质量的5.3%,反应时间2.3 h,温度368 K,此条件下,棕榈酸甲酯的收率为97.2%,该结果与模型预测值基本相符。最佳条件下,棕榈酸甲酯合成反应的活化能为15.89 kJ/mol,动力学方程为:■。