负载型固体碱催化棕榈油酯交换制备生物柴油

采用浸渍法制备了KF/CaO,K2CO3/CaO,KF/γ-Al2O3,K2CO3/γ-Al2O34种负载型固体碱催化剂。考察了催化剂种类对棕榈油与甲醇进行酯交换反应的影响,并研究了催化剂重复使用的可能性。实验结果表明,4种催化剂均具有较高的活性,在催化剂中活性组分负载量为20.0%(相对于载体的质量分数)、n(甲醇):n(棕榈油)=12、m(催化剂):m(棕榈油)=0.09、反应温度65℃、反应时间6h的条件下,生物柴油的收率依次为97.3%,93.4%,77.7%,96.2%。以CaO为载体的催化剂再生后活性较低,而以γ-Al2O3为载体的催化剂再生后活性较高。X射线衍射和热重-差热分析结果显示,催化剂活性的差异与煅烧过程中活性组分和载体相互作用形成的新晶相有关,再生后催化活性的降低是由于活性组分流失所致。     

磁性固体碱催化剂在棕榈油制备生物柴油中的应用研究

采用煅烧法制得磁性固体碱催化剂CaO/Fe3O4，考察了该催化剂催化24℃分提棕榈油与甲醇酯交换反应制备生物柴油的最佳反应条件及催化剂使用寿命。结果表明，最佳反应条件为醇油摩尔比8、催化剂用量4％、反应温度65℃、反应时间2.0 h。在该条件下制得的生物柴油中脂肪酸甲酯含量为98.2%，其性能指标均达到国家标准GB/T-20828-2007的要求。在棕榈油制备生物柴油过程中重复利用催化剂CaO/Fe3O4进行酯交换反应8次，产物中脂肪酸甲酯含量均在96.5％以上。     

K_2CO_3/γ-Al_2O_3催化菜籽油酯交换合成生物柴油

采用等体积浸渍法制备了负载型固体碱K2CO3/γ-Al2O3催化剂,并将其用于催化菜籽油与甲醇酯交换反应合成生物柴油。考察了催化剂制备条件和反应条件对生物柴油收率的影响。实验结果表明,采用K2CO3负载量(质量分数)为20%、在600℃下焙烧5h的K2CO3/γ-Al2O3催化剂,当催化剂与菜籽油的质量比为0.03,甲醇与菜籽油的摩尔比为12∶1,在60℃下反应1h后,生物柴油的收率高达93.6%。用X射线衍射、比表面积测定等手段对催化剂的结构进行了表征,表征结果显示,催化剂的活性与其晶相和比表面积密切相关。     

Li-Ca-Mg-Al-O固体碱催化制备生物柴油

以锂、钙、镁、铝的硝酸盐为原料,以尿素为沉淀剂,采用沉淀焙烧的方法制备了Li-Ca-Mg-Al-O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,得到制备优化条件为:元素配比n(Li)∶n(Ca)∶n(Mg)∶n(Al)=1∶2∶1∶1,焙烧温度800℃,焙烧时间6.5h。将优化条件下制备的Li-Ca-Mg-AlO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,m(催化剂)∶m(油)=0.04,搅拌速率为550r/min,反应温度为65℃,反应时间为3h的条件下,蓖麻油转化率可达85.7%。采用Hammett指示剂滴定法、TG、BET、XRD及SEM对催化剂及其前驱体进行了表征。结果表明:Li-Ca-Mg-Al-O固体碱的碱强度为7.2~11.2;Li-Ca-Mg-Al类水滑石在温度超过800℃后质量不再随温度升高而变化;Li-Ca-Mg-Al-O固体碱催化剂比表面积为11.93m~2/g、孔容为0.031 7cm~3/g,主要由CaO、MgO及Al_2O_3三种晶体组成。     

固体碱KF/Al_2O_3的制备及其酯交换催化性能

采用浸渍法制备了KF/Al_2O_3固体碱催化剂,并应用在大豆油与甲醇的酯交换反应中,探索了催化剂制备条件和酯交换反应条件;采用SEM,XRD,TG-DTA等方法对催化剂进行了表征。实验结果表明,当KF负载量(基于Al_2O_3载体的质量)为40%时,在773 K下焙烧3 h,可制得催化活性较高KF/Al_2O_3催化剂。XRD与TG-DTA表征结果显示,KF/Al_2O_3催化剂的活性是因KF与Al_2O_3经高温焙烧产生了新的晶相K_3AlF_6。在n(甲醇):n(大豆油)=12:1、催化剂用量(基于大豆油的质量)为3%、回流状态下反应3 h,生物柴油的收率可达83.7%。     

固体碱SrO—La2O3催化大豆油合成生物柴油

采用共沉淀法制备了SrO—La2O3复合氧化物固体碱催化剂,用于催化大豆油与甲醇的酯交换反应,并考察了催化剂制备方法及制备条件对大豆油转化率的影响。结果表明,采用共沉淀法、以氨水为沉淀剂,催化剂中Sr与La摩尔比1．5：1,催化剂焙烧温度973K条件下显示出固体碱催化剂的最佳催化活性和稳定性。考察了酯交换反应条件对大豆油转化率的影响,结果表明,在甲醇沸点温度下,醇油摩尔比15：1、催化剂用量占反应物总量3％、反应时间4h的最佳条件下,大豆油转化率最高达92．63％。考察了SrO—La2O3固体碱催化剂重复使用性能,结果表明,当催化剂重复使用3次后,再用773K温度活化2h后,催化剂活性仍保持90％以上,经5次重复利用后大豆油转化率仍能保持在90％左右。     

微波固体碱法制备生物柴油

研究了微波辐射下,采用KNO3/Al2O3固体碱催化剂,大豆油和甲醇酯交换反应制备生物柴油的工艺。催化剂的最佳制备条件为:KNO3的负载量(质量分数)35%,700℃下焙烧5h。采用傅里叶变换红外光谱、X射线衍射和Hammett滴定对催化剂进行了表征。表征结果显示,KNO3在Al2O3表面分散形成的Al—O—K物种和KNO3高温分解产物K2O为反应提供了活性位。该反应的优化工艺参数:微波输出功率360W,反应时间35min,催化剂质量分数6.0%,甲醇与大豆油的摩尔比13。在该条件下,大豆油的转化率达到97.5%。与水浴加热方式相比,采用微波辐射加热方式,反应时间明显缩短,能耗减少。     

KF/CaO催化剂催化大豆油酯交换反应制备生物柴油

采用等体积浸渍法制备了KF/CaO催化剂,并将其用于催化大豆油与甲醇酯交换反应制备生物柴油。考察了催化剂制备条件和反应条件对酯交换反应的影响。实验结果表明,通过等体积浸渍并在873K煅烧4h,可以制得理想的KF添加量(KF与CaO的质量比)为14.3%的KF/CaO催化剂,采用该催化剂,当醇与油摩尔比为12∶1、催化剂用量(催化剂与油的质量比)为3%、反应温度为60～65℃、反应时间为1h时,生物柴油的收率可以达到90%。与CaO催化的酯交换反应结果相比,KF/CaO催化剂的催化活性明显提高。XRD与TG-DTG分析结果表明,KF/CaO催化剂酯交换活性的增强与KF与CaO经过高温煅烧发生相互作用而形成新的晶相密切相关。     

K_2O/Na_2O-SBA-15催化大豆油合成生物柴油工艺条件优化

采用浸渍法制备出负载型固体碱催化剂K2O/Na2O-SBA-15,以其催化大豆油和无水甲醇进行酯交换反应,考察了反应条件对生物柴油收率的影响。结果表明,在K2O,Na2O负载量均为3%(摩尔分数),催化剂用量(占原料油的质量分数)为3%,甲醇与大豆油的摩尔比为12,反应温度为65℃,反应时间为3 h的优化条件下,生物柴油收率可达92.65%。     

微水相超声波协同纳米Ca-Mg-Al固体碱催化制备生物柴油

以尿素为沉淀剂制备了纳米Ca-Mg-Al水滑石,采用X射线衍射、傅里叶变换红外光谱和扫描电子显微镜对其进行了表征,以其煅烧后得到的纳米Ca-Mg-Al复合金属氧化物为固体碱催化剂,采用微水相超声波辐射协同固体碱催化小桐子油与甲醇进行酯交换反应制备了生物柴油,并研究了催化剂的失活原因。实验结果表明,纳米Ca-Mg-Al水滑石的柱撑阴离子为CO_3~(2-),晶粒大小均匀,呈良好的层状结构。在超声波功率210W、占空比0.7、反应时间30min、温度60℃、甲醇与小桐子油摩尔比4∶1、催化剂用量1.5%(基于小桐子油的质量)的反应条件下,生物柴油收率达94.3%,精制后的生物柴油完全符合德国生物柴油标准DIN V 51606:1997。催化剂失活的主要原因是层状结构的塌陷和副产物甘油附着在催化剂表面,使用后的催化剂用乙醇洗去表面的甘油后,可连续使用12次。     

棕榈油酯交换合成生物柴油中NiO与La_2O_2CO_3的协同作用

采用共沉淀法制备了La_2O_2CO_3-NiO固体碱催化剂,用于甲醇与棕榈油酯交换反应合成生物柴油体系。采用XRD,SEM,EDS,CO_2-TPD,XPS等方法对催化剂的微观结构进行表征,并研究了催化剂的性能。实验结果表明,镧镍摩尔比为1∶1,于400℃焙烧5 h,制备的La_2O_2CO_3-NiO固体碱催化剂的催化效果最佳;在催化剂用量为4%(w)、醇油摩尔比为15∶1、反应温度为65℃、反应时间为3 h时,生物柴油的收率最大,可达94.59%;引入NiO后,改善了La_2O_2CO_3-NiO固体碱催化剂的分散性,提高了催化剂的强碱位碱量和活性; La_2O_2CO_3-NiO固体碱催化剂重复使用5次后,生物柴油的收率仍然能达到85.00%,说明La_2O_2CO_3-NiO固体碱催化剂具有较好的重复使用性。     

Ca-Mg-Zn-Al-O固体碱催化剂的制备及其催化性能

采用共沉淀和高温焙烧的方法制备了Ca-Mg-Zn-Al-O固体碱催化剂,并采用正交实验对催化剂的制备条件进行了优化;通过TG-DTA,BET,XRD,SEM等手段及Hammett指示剂法对催化剂及其前体进行了表征。实验结果表明,正交实验得到的较适宜的制备条件为:陈化温度80℃、陈化时间12 h、焙烧温度700℃、焙烧时间5 h。以在上述优化条件下制备的Ca-Mg-Zn-Al-O固体碱为催化剂,用于蓖麻油与甲醇的酯交换反应,在n(甲醇)∶n(蓖麻油)=9、m(催化剂)∶m(蓖麻油)=0.04、搅拌转速550 r/min、反应温度65℃、反应时间3 h的条件下,蓖麻油的转化率稳定在95%~99%之间。     

模板法制备CaO/ZrO_2催化剂催化菜籽油合成生物柴油

以桦木为模板,通过模板法制备了不同CaO含量的CaO/ZrO2复合氧化物固体碱催化剂,用于催化菜籽油与甲醇进行酯交换反应合成生物柴油。利用BET,XRD,XPS,SEM等手段对所制备的催化剂进行表征。实验结果表明,采用该方法制备的CaO/ZrO2催化剂具有桦木的生物形态,且桦木模板的使用有助于改善其孔道结构并提高其比表面积、孔径和孔体积;具有生物形态的复合氧化物保持了较高的碱强度,催化活性较高;当CaO/ZrO2催化剂中n(Ca)∶n(Zr)=0.3、催化剂用量(基于菜籽油的质量)8%(w)、甲醇与菜籽油的摩尔比72、反应温度150℃、反应时间6 h时,生物柴油的收率最高可达到91.0%。     

CaO/Mg-Al-O固体碱的制备、表征及其催化活性

采用共沉淀法制备了Ca O/Mg-Al-O固体碱催化剂;通过正交实验考察了催化剂制备条件对Ca O/Mg-Al-O固体碱催化剂催化蓖麻油与甲醇酯交换反应性能的影响。得到催化剂的优化制备条件为:浸渍液质量分数25%、焙烧温度800℃、焙烧时间2 h。以优化条件下制备的Ca O/Mg-Al-O固体碱为催化剂,在n(甲醇)∶n(蓖麻油)=9、m(催化剂)∶m(蓖麻油)=0.03、搅拌转速400 r/min、反应温度70℃、反应时间4 h的条件下,蓖麻油转化率稳定在95%~99%之间。采用TG-DTA,BET,XRD,SEM等技术对Ca O/Mg-Al-O固体碱催化剂进行了表征。Ca O/Mg-Al-O固体碱催化剂的BET比表面积为99.5 m2/g,BJH脱附累积孔体积为0.24 cm3/g,BJH脱附平均孔半径为4.5 nm;Ca O以无定形或微晶的形式分散于镁铝复合氧化物表面上,催化剂表面形貌为蜂窝状。采用Hammett指示剂法表征催化剂,其最大碱强度在11.2~15.6之间,蓖麻油转化率总体上随催化剂总碱量的增加而增大。     

KF/ZnO催化蓖麻油甲醇醇解制备生物柴油

以KF为浸渍组分、ZnO为载体,通过浸渍、煅烧制备了KF/ZnO催化剂。通过正交试验探讨了制备条件对催化剂蓖麻油甲醇醇解活性的影响,找到的KF/ZnO催化剂的优化制备条件为:KF水溶液的质量分数20%、干燥温度150 ℃、煅烧温度450 ℃及煅烧时间5 h。将优化条件下制备的催化剂用于蓖麻油甲醇醇解制备生物柴油,蓖麻油转化率可达87.9%。采用现代表征技术对优化条件下制备的KF/ZnO催化剂进行了表征。结果表明,KF/ZnO催化剂由载体ZnO晶体及负载于表面的以单层分散的KF及反应产物构成。催化剂比表面积为8.22 m²/g、孔体积为0.019 1 cm³/g,其表面形貌呈多孔云状,碱强度为7.2～15.0。      

甲醇钙催化菜籽油酯交换反应制备生物柴油的研究

本文研究了甲醇钙固体碱催化剂催化菜籽油和甲醇酯交换反应制备生物柴油,实验分析了甲醇钙的比表面积、总孔容、平均孔径、热稳定性和表面碱性，然后分析了甲醇钙固体碱催化酯交换反应制备生物柴油的反应机理，再通过改变实验条件研究了反应温度、催化剂用量和醇油体积比对生物柴油产率的影响。实验结果表明：甲醇钙热稳定性好，碱性强；当催化剂用量为菜籽油质量的2.0％，反应温度为60℃，醇油体积比为1：1时，反应2小时后生物柴油产率达到了96.8％。     

KOH/SBA-15催化大豆油酯交换反应制备生物柴油

通过后合成法制备了KOH/SBA-15负载型固体碱催化剂,以大豆油和甲醇为原料,进行酯交换反应合成生物柴油。考察醇油比、反应温度、反应时间、活性组分负载量和催化剂用量等因素对生物柴油收率的影响。结果表明,当醇油摩尔比为16：1、反应温度为60 ℃、反应时间为8 h、活性组分KOH负载量（w）为15 %、催化剂用量为原料油质量的5％条件下,生物柴油收率为85.32 %。     

KF/水滑石的合成及催化大豆油酯交换制备生物柴油

采用浸渍法制备了KF/水滑石固体碱催化剂,并将其用于催化大豆油与甲醇进行酯交换反应制备生物柴油;考察了催化剂制备条件和酯交换反应条件对生物柴油收率的影响,并对催化剂进行了XRD,TG-DTA,SEM表征。研究结果表明,KF/水滑石的最佳制备条件为:KF负载量(占水滑石的质量)80%、焙烧温度500℃、焙烧时间3 h。将此条件下制备的KF/水滑石催化剂用于大豆油与甲醇酯交换反应,最佳的反应条件为:催化剂用量(占大豆油的质量)2%,甲醇与大豆油的摩尔比12∶1,反应时间3 h,反应体系处于回流状态。在此条件下,生物柴油的收率高达90.4%。表征结果显示,KF/水滑石的催化活性与KF和水滑石在高温煅烧时相互作用形成新的晶相KMgF3和K3AlF6有关。     

CaO/ZnO固体碱催化制备生物柴油及催化剂的表征

用浸渍法制备了Ca(Ac)₂/ZnO,再将其通过高温焙烧制得CaO/ZnO。用正交实验法考察了浸渍液的质量分数、焙烧温度及焙烧时间对CaO/ZnO催化活性的影响。以优化条件制备的CaO/ZnO为催化剂,考察了蓖麻油与甲醇的催化酯交换反应。采用TG-DTG、XRD、BET表征了优化条件下制得的Ca(Ac)₂/ZnO和CaO/ZnO。结果表明,适宜的CaO/ZnO催化剂制备条件为浸渍液质量分数0.20、焙烧温度973 K、焙烧时间3 h。当醇/油摩尔比9、催化剂/油质量比0.03、反应温度338 K、反应时间4.5 h时,蓖麻油转化率可达99.7%。Ca(Ac)₂/ZnO的TG-DTG曲线在690 K和1020 K有2个明显的失重峰;CaO/ZnO和ZnO具有相同的晶相结构,表明CaO在ZnO表面呈高度分散状态;CaO/ZnO比表面积为6.10 m²/g,平均孔半径为2.59 nm。     

生物柴油制备技术的研究进展

生物柴油不仅燃烧性能与石油柴油相当,且具有环境友好、资源可再生的优点,是替代石油柴油的理想燃料之一。综述了热裂解法和酯交换法(包括化学催化法、酶催化法和超临界法)制备生物柴油的最新研究进展,并探讨了各种制备方法的优缺点和应用前景。为降低生物柴油成本,应采用廉价原料(如废油脂)。对于酸值高的废油脂,宜采用固体酸和离子液体等环境友好催化剂。