離子液體催化脂肪酸甲酯的清潔制備.pdf

1、脂肪酸甲酯是經(jīng)酯交換反應(yīng)獲得的一種長鏈碳水化合物，是常用的農(nóng)藥、精細(xì)化學(xué)品、醫(yī)藥的中間體，且已被廣泛應(yīng)用于食品、塑料制品、風(fēng)味化學(xué)等領(lǐng)域。目前，長鏈脂肪酸甲酯最重要及最有價值的用途是作為生物柴油進(jìn)行研究和開發(fā)。生物柴油為生物質(zhì)能源，具有可再生、易被生物降解、較好的燃燒性質(zhì)等優(yōu)點，且能與傳統(tǒng)石化燃油在任意比例下混合，在不經(jīng)任何處理的條件下完全替代傳統(tǒng)的石化油，能有效解決資源緊缺問題，因而受到廣泛的關(guān)注。因此，對該類脂肪酸甲酯的清潔制備研究

2、具有重要的理論意義和工業(yè)應(yīng)用前景。
　　 本論文通過自制三類離子液體，以其為催化劑催化大豆油酯交換反應(yīng)合成脂肪酸甲酯。系統(tǒng)研究了在三大類催化體系中的催化反應(yīng)過程，離子液體的酸性與催化活性的相關(guān)性，以及反應(yīng)物物質(zhì)的量比催化劑用量，反應(yīng)溫度及反應(yīng)時間等因素對酯交換反應(yīng)的影響，優(yōu)化反應(yīng)工藝條件，為其他脂肪酸酯的合成提供參考。
　　 第二章分別考察了以(1-甲基-3-(丙基-3-磺酸基)）咪唑硫酸鹽([HSO3-pmin]HSO

3、4)和三乙基-丙基硫酸銨鹽([HSO3-TEA]HSO4)為代表的Br(φ)nsted功能化離子液體的催化活性。通過響應(yīng)面分析法優(yōu)化得最佳工藝條件為:[HSO3-pmin]HSO4為催化劑，醇油物質(zhì)的量比為13∶1，離子液體用量4％，反應(yīng)溫度120℃，反應(yīng)時間8.5h，此條件下，脂肪酸甲酯的合成產(chǎn)率為94.7％。[HSO3-pmin]HSO4酸性離子液體還具有較好的穩(wěn)定性;以[HSO3-TEA]HSO4為催化劑時，在醇油物質(zhì)的量比14∶

4、1，離子液體用量4％，反應(yīng)溫度120℃，反應(yīng)時間8.7h，此條件下，脂肪酸甲酯的合成產(chǎn)率為94.8％。且其催化活性與[HSO3-pmin]-HSO4酸性離子液體的催化活性相當(dāng)。離子液體[HSO3-TEA]HSO4在使用6次后仍具有較好催化活性。GC-MS分析產(chǎn)物發(fā)現(xiàn)脂肪酸甲酯質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)98.2％，主要成分為十六烷酸甲酯(34.8％)及9，12-十八碳二烯酸甲酯(32.3％)，產(chǎn)物品質(zhì)較好。
　　 第三章考察了以[HO3S-(CH

5、2)3-mim]Cl-xFeCl3為代表的Br(φ)nstedLewis酸性離子液體的催化活性。實驗結(jié)果表明，離子液體的催化活性與其酸強(qiáng)度密切相關(guān)。離子液體在FeCl3物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為0.5-0.7之間均具有良好的催化活性，其中FeCl3物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為0.6時，離子液體催化活性最好。實驗以[HO3S-(CH2)3-mim]Cl-0.6FeCl3為催化劑，醇油物質(zhì)的量比為16∶1、離子液體用量為原油質(zhì)量的8％、反應(yīng)溫度120℃，反應(yīng)24h，

6、此條件下，脂肪酸甲酯的合成產(chǎn)率為89.1％。[HO3S-(CH2)3-mim]Cl-0.6FeCl3離子液體在重復(fù)使用6次后其催化活性及結(jié)構(gòu)均沒有發(fā)生較大改變，具有較好的穩(wěn)定性，所得產(chǎn)物品質(zhì)也較好。
　　 第四章考察了以離子液體為載體制備了一系列離子液體固載型雜多酸催化劑的活性。以咪唑磺酸為載體合成的離子液體固載型雜多酸具有較好的催化活性，其催化活性隨著磷鎢酸中的質(zhì)子H被中間體MIM-PS取代的量的增多而增大，其中[MIM-PS