蝦殼的化學(xué)改性及其催化合成生物柴油的性能研究.pdf

1、生物柴油是可再生的環(huán)保型燃料，是優(yōu)良的石油燃料替代品。研究生物柴油對緩解能源危機(jī)和減輕環(huán)境污染具有重要意義，目前已經(jīng)受到世界各國的普遍關(guān)注。固體堿催化酯交換反應(yīng)制備生物柴油具有催化活性高，反應(yīng)條件溫和等特點(diǎn)，同時(shí)可以避免傳統(tǒng)均相堿催化酯交換合成工藝中產(chǎn)物分離提純困難，容易造成環(huán)境污染等問題。因此，研究固體堿催化劑的合成和催化制備生物柴油有重要的實(shí)際意義。
　　 針對目前生物柴油催化劑制備所存在的問題，以天然產(chǎn)物蝦殼為原料，采用不

2、完全碳化、負(fù)載化學(xué)改性劑和活化三步合成策略，制備出用于生物柴油生產(chǎn)的蝦殼酯交換催化劑。分別研究了KF、KI、K2CO3、NH4HCO3和NaNO2五種化學(xué)改性劑對蝦殼的化學(xué)改性，其中KF、K2CO3對蝦殼的化學(xué)改性所得到的催化劑，催化菜籽油轉(zhuǎn)化為生物柴油的活性較高。因此，對這兩種蝦殼催化劑的制備條件和催化性能進(jìn)行較深入的研究。
　　 對KF改性的蝦殼催化劑，研究了碳化溫度、活化溫度、KF負(fù)載量和催化劑用量對催化活性的影響，并研究

3、了醇油摩爾比和反應(yīng)時(shí)間對酯化率的影響。結(jié)果表明：KF改性的蝦殼催化劑的最佳制備條件為：碳化溫度為450℃，KF負(fù)載量為25％，活化溫度為250℃。在醇油摩爾比為12：1，催化劑用量為2.5％，反應(yīng)時(shí)間為3h，反應(yīng)溫度為65℃時(shí)，酯化率可以達(dá)到89.1％。對KF改性的蝦殼催化劑用Hammett滴定法測定了堿性，并進(jìn)行了熱失重分析（TG），掃描電鏡（SEM），BET，X－射線衍射（XRD），能譜分析（EDS），元素分析（EA）和傅里葉變換紅

4、外光譜分析（FT-IR）等表征。對KF改性的蝦殼催化劑的催化機(jī)理進(jìn)行了探索。KF改性的蝦殼催化劑含有多孔框架結(jié)構(gòu)，催化活性位點(diǎn)可能是在活化過程中KF與不完全碳化的蝦殼反應(yīng)形成的－CH2OK和KF與Ca3（PO4）2反應(yīng)形成的固體無機(jī)雜多堿。
　　 對K2CO3改性的蝦殼催化劑，用單一因素法研究了碳化溫度、活化溫度、K2CO3負(fù)載量和催化劑用量對催化活性的影響以及醇油摩爾比和反應(yīng)時(shí)間對酯化率的影響。結(jié)果表明：碳化溫度為450℃，活

5、化溫度為300℃，K2CO3負(fù)載量為30％，催化劑用量為3.5％，醇油摩爾比為12：1，反應(yīng)時(shí)間為3h，反應(yīng)溫度為65℃時(shí)，酯化率最大，可以達(dá)到97.9％。
　　 對KI改性的蝦殼催化劑，用單一因素法研究了碳化溫度、活化溫度、KI負(fù)載量和催化劑用量的影響。結(jié)果表明：碳化溫度為450℃，活化溫度為350℃，KI負(fù)載量為30％，催化劑用量為2.5％，醇油摩爾比為12：1，反應(yīng)時(shí)間為3h，反應(yīng)溫度為65℃時(shí)，酯化率最大，可以達(dá)到47.