含鈣廢料固體堿的制備及其催化合成生物柴油性能研究.pdf

1、含鈣廢料固體堿的制備及其催化合成生物含鈣廢料固體堿的制備及其催化合成生物柴油性能研究柴油性能研究PreparationPropertiesofSolidCawasteDerivedCatalystfBiodieselProduction一級學(xué)科：環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)科專業(yè)：環(huán)境工程研究生：單銳指導(dǎo)教師：陳冠益教授天津大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院二零一五年十二月摘要隨著化石燃料日益枯竭，以及環(huán)境問題的日益嚴(yán)重，人們越來越重視對可再生能源的開發(fā)和利用

2、。生物柴油具有綠色、安全、可再生、與普通柴油燃料特性相近的特點，被認(rèn)為是石油化石燃料的適宜替代品。目前廣泛使用的制備生物柴油的方式利用均相堿催化作用下，使動植物油（C14～C20）與短鏈醇（C1～C2）進(jìn)行反應(yīng)。但均相堿催化法存在皂化、產(chǎn)物難分離以及廢液等問題。為了解決這方面的問題，非均相堿催化法被應(yīng)用到生物柴油的制備，非均相堿催化法具有催化劑可重復(fù)使用、產(chǎn)物易分離以及無腐蝕和無廢液等優(yōu)點。本論文主要針對廢料來源的CaO型固體堿催化劑的

3、活性和穩(wěn)定性的提高方面主要開展了以下工作：利用鴕鳥蛋殼為原料，成功開發(fā)了一種新的CaO催化劑（CaO(CE)），在超聲輔助下用于催化制備生物柴油。此催化劑與常用CaO催化劑（CaO(Lab)）具有相同催化活性，在超聲條件下，CaO(CE)催化劑的催化活性明顯提高，并顯著減少了實驗成本。在最佳實驗條件下（反應(yīng)時間1h、醇油摩爾比9:1、催化劑用量8wt.%和超聲強度120W），生物柴油的最高產(chǎn)率為93.7%（未加超聲作用的CaO對應(yīng)產(chǎn)率為

4、87.2%）。此外，在超聲條件下，催化劑重復(fù)使用8次以后仍保持高的活性。利用聚4苯乙烯磺酸鈉（PSS）誘導(dǎo)礦化制備多孔氧化鈣基催化劑用于生物柴油高效制備，實驗證明，在PSS的處理下，催化劑的活性相對于沒經(jīng)過PSS處理的CaO（0CaO）催化活性顯著提高。催化劑活性提高的原因是在PSS誘導(dǎo)礦化作用下，催化劑具有了較大的比表面積、孔體積、堿度以及較小的粒徑。其中，利用濃度為10gL的PSS制備的催化劑10CaO活性最高，在反應(yīng)條件為反應(yīng)溫度

5、65℃、醇油摩爾比7:1、催化劑用量6wt.%和反應(yīng)時間為180min條件下生物柴油最大產(chǎn)率為97.2%（未經(jīng)過PSS處理的CaO對應(yīng)的生物柴油產(chǎn)率為88.2%）。同時，催化劑具有良好的可重復(fù)性，在重復(fù)使用10次后，催化劑的活性（71.8%）仍明顯好于實驗室購買的CaO催化劑（59.5%）。制備了以鮑魚殼為原料，采用乙醇水熱合成法制備的綠色高效CaO催化劑。實驗證明，由鮑魚殼制備的CaO在乙醇處理后有，催化活性具有顯著的提高，尤其是當(dāng)乙