Fe-C-SO3H中空纖維的制備表征及在合成生物柴油中的催化性能研究.pdf

1、隨著國(guó)內(nèi)外汽車(chē)行業(yè)的飛速發(fā)展，石油的需求量日益增大，能源危機(jī)將是人類所面臨的重大問(wèn)題。隨著石油資源的日益枯竭和人們環(huán)保意識(shí)的逐步提高，作為綠色、環(huán)保的生物質(zhì)能源，生物柴油已經(jīng)成為科學(xué)研究的熱點(diǎn)。目前制備生物柴油過(guò)程中廣泛采用均相酸堿催化劑，雖然其反應(yīng)效率高，但存在產(chǎn)物與催化劑分離困難、設(shè)備腐蝕和環(huán)境污染嚴(yán)重等問(wèn)題。固相催化是近些年發(fā)展起來(lái)的新型催化技術(shù)，由于其具有反應(yīng)條件溫和、催化劑可重復(fù)使用、易采用自動(dòng)化連續(xù)生產(chǎn)，以及對(duì)環(huán)境無(wú)污染等優(yōu)

2、點(diǎn)，而被越來(lái)越多的應(yīng)用于制備生物柴油中。
　　 本課題首次通過(guò)有機(jī)凝膠-溶膠法制備出一種催化劑——Fe/C-SO3H中空纖維材料，其壽命長(zhǎng)、低成本、比表面較大、具有強(qiáng)磁性易于分離回收，并將其運(yùn)用于油酸和甲醇的酯化反應(yīng)來(lái)模擬高酸價(jià)油脂制備生物柴油的過(guò)程。具體研究試驗(yàn)如下:
　　 1、首先以葡萄糖和金屬鹽為原料，采用有機(jī)凝膠-溶膠法制備前軀體纖維，在氮?dú)鈿夥障蚂褵玫街锌绽w維Fe/C。再經(jīng)過(guò)濃硫酸磺化引入磺酸基團(tuán)得到目標(biāo)催化

3、劑Fe/C-SO3H纖維。利用SEM、XRD、FT-IR、VSM、BET等表征手段對(duì)Fe/C-SO3H纖維的微觀形貌、結(jié)構(gòu)、物相組成、磁性能、比表面積、孔徑大小進(jìn)行了表征分析，研究了Fe/C-SO3H纖維的碳化、磺化處理工藝。確定在400℃的氮?dú)鈿夥障蚂褵?、再?60℃下磺化可以得到長(zhǎng)徑比為104，比表面積為50.925m2/g，孔徑為8.34 nm。用VSM測(cè)得Fe/C-SO3H中空纖維的飽和磁化強(qiáng)度為22.52Am2kg-1，并驗(yàn)

4、證了其在外加磁場(chǎng)作用下Fe/C-SO3H纖維可有效的簡(jiǎn)化催化劑分離回收過(guò)程。
　　 2、將所制備的Fe/C-SO3H中空纖維用于催化甲醇與油酸進(jìn)行酯化反應(yīng)，通過(guò)測(cè)量反應(yīng)前后酸值的變化來(lái)表示生物柴油轉(zhuǎn)化率，考察了醇酸摩爾比、催化劑的用量、反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間以及催化劑重復(fù)使用次數(shù)對(duì)轉(zhuǎn)化率的影響。結(jié)合單因素試驗(yàn)分析研究Fe/C-SO3H催化制備生物柴油的最佳反應(yīng)條件。結(jié)果表明在65℃，催化劑用量10％，醇油摩爾比為18∶1，反應(yīng)時(shí)間4