负载型固体催化剂在生物柴油制备中的研究现状及应用前景

对生物柴油及其制备方法进行简单介绍，重点综述了负载型固体酸、碱催化剂在生物柴油制备中的研究现状，并指出当前负载型固体催化剂研制中的研究热点，最后对其应用前景了进行展望。     

制备生物柴油的固体催化剂研究进展

介绍了用于制备生物柴油的固体催化剂最新研究进展,分别对固体酸催化剂、固体碱催化剂、固定化生物催化剂的研究状况进行了阐述,并对用于制备生物柴油的固体催化剂研究方向提出了建议.     

固体酸催化油脂酯交换制备生物柴油研究进展

生物柴油是一种环境友好、可再生资源,目前最有效制备方法是化学催化酯交换法。该文综述固体酸催化剂种类及特点,重点讨论固体酸催化剂在油脂酯交换制备生物柴油中应用。     

Ca/Al复合固体碱催化剂用于生物柴油的制备

生物柴油可以由菜籽油与甲醇在碱催化剂的作用下通过酯交换反应制得.为解决生物柴油酯交换过程中的产物与催化剂分离问题,制备了Ca/Al复合固体碱催化剂,研究了反应条件对反应的影响.结果表明,该体系催化剂是制备生物柴油的良好非均相催化剂.生物柴油的最佳制备条件为:催化剂质量分数为原料油的10%,醇油摩尔比12:1,反应时间9h.催化剂经简单处理后,可重复使用4次且催化活性没有明显降低.所得生物柴油品质良好,基本达到相关标准.     

固体超强酸SO42-/Fe2O3催化制备生物柴油的研究

采用沉淀-浸渍法制备固体超强酸SO42-/Fe2O3催化剂,并将该催化剂用于生物柴油的制备。研究了沉淀温度、焙烧温度对催化剂性能的影响,用FTIR对催化剂进行了表征。考察了催化剂用量、醇油摩尔比、反应温度、反应时间对生物柴油收率的影响。实验表明,SO42-/Fe2O3固体超强酸对制备生物柴油具有较高催化活性,冰水浴中沉淀、500℃焙烧效果最佳。SO42-/Fe2O3固体超强酸催化制备生物柴油的最佳工艺条件为:催化剂用量为原料油质量的2%,醇油摩尔比12∶1,反应温度220℃,反应时间8h。在最佳条件下,生物柴油收率可达80%以上。催化剂重复使用5次(40h),生物柴油收率仍在70%以上。     

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。     

Ca／Al复合固体碱催化剂用于生物柴油的制备

生物柴油可以由菜籽油与甲醇在碱催化剂的作用下通过酯交换反应制得。为解决生物柴油酯交换过程中的产物与催化剂分离问题。制备了Ca／趾复合固体碱催化剂，研究了反应条件对反应的影响。结果表明，该体系催化剂是制备生物柴油的良好非均相催化剂。生物柴油的最佳制备奈件为：催化剂质量分数为原料油的100／6，醇油摩尔比12：1，反应时间9h。催化剂经简单处理后．可重复使用4次且催化活性没有明显降低。所得生物柴油品质良好，基本达到相关标准。     

固体超强酸SO^2- 4/Fe2O3催化制备生物柴油的研究

采用沉淀-浸渍法制备固体超强酸SO^2- 4/Fe2O3催化剂，并将该催化剂用于生物柴油的制备。研究了沉淀温度、焙烧温度对催化剂性能的影响，用FTIR对催化剂进行了表征。考察了催化剂用量、醇油摩尔比、反应温度、反应时间对生物柴油收率的影响。实验表明，SO^2- 4/Fe2O3固体超强酸对制备生物柴油具有较高催化活性，冰水浴中沉淀、500℃焙烧效果最佳。SO^2- 4/Fe2O3固体超强酸催化制备生物柴油的最佳工艺条件为：催化剂用量为原料油质量的2％，醇油摩尔比12：1，反应温度220℃，反应时间8h。在最佳条件下，生物柴油收率可达80％以上。催化剂重复使用5次（40h），生物柴油收率仍在70％以上。     

花椒籽油乙酯生物柴油的制备

以花椒籽油和乙醇为原料,采用酯交换法制备花椒籽油乙酯生物柴油。采用单因素实验研究了催化剂种类和用量、醇油摩尔比、反应温度、反应时间对生物柴油转化率的影响。依据响应面法中的中心组合设计对酯交换反应制备花椒籽油乙酯生物柴油的工艺条件进行了优化。结果表明,花椒籽油乙酯生物柴油制备的最优工艺条件为:以乙醇钠为催化剂,催化剂用量1. 7%,醇油摩尔比11. 5∶1,反应时间120 min,反应温度73℃。在最优条件下,生物柴油转化率达到97. 95%。     

一种新型固体碱催化剂用于生物柴油的制备

生物柴油可以由菜籽油与甲醇在碱催化剂的作用下通过酯交换反应制得.为解决生物柴油酯交换过程中的产物与催化剂分离问题,制备了负载型固体碱催化剂,研究了反应条件对反应的影响.结果表明,KI可以很好地分散在催化剂载体上,该体系是制备生物柴油的良好非均相催化剂.生物柴油的最佳制备条件为催化剂质量分数为原料油的8%,醇油摩尔比151,反应时间7 h.催化剂经简单处理后,可重复使用五次且催化活性没有明显降低,而且具有一定的抗水性.     

微波辅助炭基固体酸催化地沟油制备生物柴油

为研究微波固体酸法制备生物柴油,以炭化-磺化法制备了一种新型炭基固体酸催化剂,于实验室自制微波反应器中催化地沟油制备生物柴油。实验中固体酸催化剂在微波环境下催化活性高、性质稳定,且微波辐射可大幅提高反应速率。对反应条件进行了单因素分析,并针对微波功率密度、微波反应时间、催化剂用量对生物柴油转化率的影响进行了响应面优化设计,得到最佳工艺为:微波功率密度1.15 W/m L,微波反应时间33.33 min,炭基固体酸催化剂用量4.83%(质量分数),最终生物柴油转化率为90.38%。此优化结果与先前单因素实验结果一致,验证了模型的可信度高、拟合度好。     

固体碱KF/CeO2催化大豆油制备生物柴油的研究

以硝酸铈铵为铈源，采用水热法制备CeO₂载体，浸渍法制备KF/CeO₂固体碱催化剂，并采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和比表面积(BET)对催化剂进行表征。结果表明：KF/CeO₂固体碱对大豆油制备生物柴油有催化作用；催化剂的最佳制备条件为KF负载量40%、焙烧温度500℃、焙烧时间3 h;制备生物柴油的最佳反应条件为催化剂用量为大豆油质量的3.0%、醇油摩尔比9∶1,在该条件下生物柴油的最高产率为86.7%。     

对甲苯磺酸催化高酸值油脂甲酯化的实验

以价格低廉易得的非食用油脂为原料制备生物柴油是发展生物柴油产业的一大趋势,但这类油脂往往具有较高的酸值,影响了其作为生物柴油原料的开发和应用.以传统的浓硫酸为催化剂存在许多缺点,而以对甲苯磺酸为催化剂,采用循环气相酯化技术,催化高酸值油脂进行甲酯化反应,克服了多种缺点,取得了很好的酯化效果.     

均相碱催化大豆油制备生物柴油的比较研究

选用氢氧化钠和氢氧化钾碱性催化剂,以大豆油为原料催化制备生物柴油,通过正交试验得到了各自的最佳制备条件和影响因素次序.利用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、气相色谱-质谱联用(GC-MS)和气相色谱(GC)等现代仪器对生物柴油进行了详细地定性和定量分析,结果表明反应均得到了较高纯度的生物柴油产品,并且氢氧化钾的催化活性大于氢氧化钠,所得生物柴油产率和纯度更高.     

磁性固体碱催化剂KF/Fe3O4催化大豆油酯交换制备生物柴油

采用浸渍法制备磁性固体碱催化剂KF/Fe3O4,并用于大豆油酯交换制备生物柴油的反应。采用单因素试验,考察催化剂的焙烧温度、KF的负载量、醇油摩尔比和催化剂的用量等因素对催化剂性能的影响,并对催化剂进行了XRD表征。结果表明:当焙烧温度为400℃、KF的负载量为30%、醇油摩尔比为10∶1、催化剂用量占大豆油质量的4%时,生物柴油的产率达91.16%。该催化剂具有较好的重复使用性能,重复使用5次后生物柴油的产率仍达80%以上。     

相转移法催化合成生物柴油

以大豆油和甲醇为原料,在K2CO3与相转移催化剂四丁基溴化铵(TBAB)作用下,合成生物柴油。考查相转移催化剂种类及用量、K2CO3用量、反应时间、醇油物质量比和反应温度对生物柴油产率影响;实验结果表明,制备生物柴油最佳条件为:TBAB用量为大豆油质量0.6%、K2CO3用量为大豆油质量1.5%、醇油物质量比为6∶1、反应时间为20 min、反应温度为40℃;在此条件下,制备生物柴油产率可达95%以上。     

培养过程参数对霉菌Rhizopus oryzae IFO细胞催化植物油脂合成生物柴油的影响研究

采用脂肪酶催化可再生动植物油脂合成生物柴油已经成为目前研究的热点,其中利用全细胞催化剂是一个重要的研究方向。文中直接利用霉菌R.oryzaeIFO细胞催化植物油脂甲醇解反应合成生物柴油,系统研究了培养过程参数对细胞生长和该细胞催化剂催化甲醇解反应活性的影响。研究表明,细胞培养过程中所添加的油脂不同,细胞在后续反应中催化特定油脂进行生物柴油制备时所表现出的催化活性也会有所差别;由某种油脂作为碳源得到的细胞催化剂催化对应油脂与甲醇转酯化反应制备生物柴油时,表现出比催化其他油脂和甲醇反应制备生物柴油更高的催化活性。在优化的操作参数(大豆精制油20g/L,蛋白胨70g/L,NaNO31.2g/L,KH2PO41.2g/L,MgSO4·7H2O0.5g/L,培养温度35℃,摇床转速130r/min)下,培养得到的细胞催化剂能有效催化大豆油与甲醇三步转酯化反应,生物柴油(脂肪酸甲酯)最终得率可达到86%。     

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。     

非均相催化剂在制备生物柴油中应用

酯交换是最常见制备生物柴油方法。为提高反应速率,通常需加入催化剂,根据催化剂在反应体系中形态,可分为均相催化剂和非均相催化剂。均相催化剂具有价廉、催化速率高等优点,但在产品后处理时往往会产生大量废酸水或废碱水,污染环境;因此,研究者非常重视非均相催化剂研究和应用。非均相催化剂克服均相催化剂缺点,可回收再利用,是一类环境友好型催化剂,近年发展十分迅速。非均相催化剂主要可分为固体碱性、固体酸性和生物酶催化剂三种;其中,固体碱性和固体酸性催化剂活性较高,使用寿命长;但固体碱性催化剂不适于低质量油脂,如高酸价地沟油。生物酶催化剂具有反应条件温和等优点;但对反应条件要求严格,易中毒失活。该文主要总结近年来国内外有关非均相催化剂催化制备生物柴油发展概况。     

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。