制備生物柴油的固體堿催化劑研究.pdf

1、授予單位代碼學號或申請?zhí)?045905321876級鄭州大學碩士學位論文論文題目:制備生物柴油的固體堿催化劑研究作者姓名:郭偉學科門類:工學專業(yè)名稱:化學工藝導師姓名、職稱:馬曉建教授二零零八年五月鄭州大學碩士學位論文摘要生物柴油(Biodiesel)是指以動植物油脂等可再生生物資源為原料生產(chǎn)的長碳鏈脂肪酸單酷，它是油脂與甲醇等低碳醇在酸、堿或酶等催化劑的作用下進行酷交換反應生成的。采用非均相催化劑催化酷交換反應用于生物柴油制備避免了傳

2、統(tǒng)均相酸堿催化酷交換工藝中存在的產(chǎn)品處理復雜、易產(chǎn)生酸堿性廢水污染環(huán)境等問題。研究非均相固體堿催化劑及采用此種催化劑進行酷交換反應的過程對生物柴油的生產(chǎn)技術(shù)進步和應用推廣都具有重要的意義。CaO是一種超強固體堿，具有酷交換催化活性高、使用壽命長等優(yōu)點。但單純使用CaO作為催化劑在反應中存在易形成懸膠體，催化劑難分離等缺點，在之前的研究文獻中對以不同可溶性前軀體制備的負載型CaO催化醋交換反應的研究也缺乏系統(tǒng)性。本文制備了不同前軀體的系列

3、負載型CaO固體堿催化劑，考察了鈣源、負載量、鍛燒溫度對催化劑活性的影響。發(fā)現(xiàn)以ca(AC):及cacl:和NaZC03的反應產(chǎn)物CaC03為鈣源，以Y一A12O3為載體，采用浸漬法制備的催化劑對棉籽油酷交換反應有較好的催化活性。其最佳制備條件為:以25%ca(AC):溶液浸漬，90℃環(huán)境下烘干12h，800℃條件下鍛燒用CaCI:和N匆CO3浸漬反應生成CaCO3，沉積在卜A12O3上，負載量15.16%，90oC環(huán)境下烘干12h，9

4、00℃條件下鍛燒。通過XRD對不同負載量和不同焙燒溫度的催化劑進行了表征，發(fā)現(xiàn)隨著CaO負載量的增大，其衍射峰逐漸加強，催化活性逐漸增加。隨著活性組分含量的進一步增加，催化劑活性出現(xiàn)一定程度的降低。通過對不同焙燒溫度催化劑的XRD表征圖分析發(fā)現(xiàn)，較低溫度下有較多的催化劑前軀體特征峰，隨著焙燒溫度的增加，催化劑其前軀體的特征峰逐漸消失，在較高溫度下焙燒后出現(xiàn)的CaO特征峰信號明顯，證明其已完全分解為CaO。研究了反應條件對催化性能的影晌，

5、最佳的反應條件為:以ca(AC):為鈣源制備的催化劑質(zhì)量分數(shù)為原料油的3%，醇油摩爾比18:1，反應溫度65℃，反應時間8h，產(chǎn)率可達到%%以上。以CaCO3為鈣源制備的催化劑質(zhì)量分數(shù)為原料油的5%，醇油摩爾比18:1，反應溫度65℃，反應時間8h，產(chǎn)率可達到88%以上。由于為非均相反應，傳質(zhì)速率較慢，在初始2h內(nèi)脂肪酸甘油三醋的轉(zhuǎn)化率較低，在4一6h內(nèi)，轉(zhuǎn)化率開始逐漸升高，在8h以后反應基本達到平衡穩(wěn)定狀態(tài)。關(guān)鍵詞:生物柴油，非均相催