生物柴油合成用固體堿催化劑和原料桐油的應(yīng)用基礎(chǔ)研究.pdf

1、生物柴油是一種綠色、安全、可再生的替代能源，對(duì)解決能源短缺和環(huán)境問(wèn)題具有重大意義。目前，生物柴油工業(yè)化生產(chǎn)大都采用均相堿做催化劑，雖然催化效率高，但對(duì)原料要求相對(duì)較高，反應(yīng)結(jié)束后催化劑與產(chǎn)物分離困難，且污染環(huán)境，而采用固體催化劑能夠有效避免這些問(wèn)題。另外，目前用于生物柴油生產(chǎn)的原料主要是食用油，不僅價(jià)格相對(duì)較高，且原料種植占據(jù)大量耕地，因此，需要開(kāi)發(fā)新的生物柴油原料。為解決生物柴油生產(chǎn)中存在的上述催化劑和原料問(wèn)題，本文對(duì)固體堿催化劑的研

2、制及其用于制備生物柴油進(jìn)行了探討；同時(shí)還對(duì)采用超臨界CO2萃取技術(shù)提取桐油用做生物柴油原料進(jìn)行了研究。
　　 本文首先對(duì)以NaAlO2為催化劑、以菜籽油和甲醇為原料催化酯交換反應(yīng)制備生物柴油時(shí)的NaAlO2的催化活性和穩(wěn)定性進(jìn)行了考察，結(jié)果表明可使甲酯收率達(dá)到84％，但催化劑活性下降快，且與產(chǎn)物分離困難。又分別采用浸漬法制備負(fù)載型催化劑NaAlO2/γ-Al2O3與NaAlO2/MgO并進(jìn)行了制備條件優(yōu)化。結(jié)果表明，NaAlO2

3、/MgO比NaAlO2lO/γ-Al2O3的活性與穩(wěn)定性都較好；當(dāng)固體堿催化劑NaAlO2/MgO用于生物柴油生產(chǎn)時(shí)，甲酯收率達(dá)到86.68％；重復(fù)使用4次后，催化活性約下降10％。還利用IR、XRD和BET手段對(duì)催化劑進(jìn)行表征。
　　 采用超臨界CO2萃取技術(shù)從桐子中提取桐油的工藝進(jìn)行了研究，考察了物料粒徑、萃取溫度、萃取壓力等對(duì)桐油提取率的影響并得到適宜的操作條件。結(jié)果表明，優(yōu)化條件下桐油提取率達(dá)到55.16％，桐油回收率達(dá)

4、到91％。另外，采用國(guó)標(biāo)法測(cè)定了桐油的酸值和皂化值。與菜籽油相比，酸值較為接近，皂化值稍高，表明以超臨界CO2萃取得到的桐油可以直接用于生物柴油合成。
　　 本文還利用超臨界CO2萃取桐油的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)求得了桐油在SC-CO2中的溶解度，并用Chrastil方程對(duì)溶解度數(shù)據(jù)進(jìn)行關(guān)聯(lián)。在30～50℃和25～55MPa的條件下，桐油在SC-CO2溶解度為0.004～0.026 g/L。Chrastil方程關(guān)聯(lián)的平均相對(duì)誤差為8.41％。