木質(zhì)素炭載體的制備及其在生物柴油合成中的應(yīng)用.pdf

1、隨著國際原油價格劇烈而頻繁地波動以及由于化石燃料的使用引起的環(huán)境惡化，重新激發(fā)起人類尋找新的可替代燃料的動力。從植物油或動物脂肪通過酯交換反應(yīng)合成生物柴油被認為是可部分替代化石燃料的可再生燃料來源。生物柴油由于具有生產(chǎn)方法簡單、可生物降解、非毒性、不含硫、低的溫室氣體排放等特點，是目前世界上最廣泛應(yīng)用的生物燃料之一?，F(xiàn)階段生物柴油的生產(chǎn)主要通過均相堿(KOH或NaOH)催化的酯交換反應(yīng)合成，現(xiàn)在的生產(chǎn)技術(shù)主要存在以下問題:需要高精煉的原

2、料油;均相催化劑不能回收和再利用;產(chǎn)品分離純化等生產(chǎn)工藝復(fù)雜;均相催化劑具有腐蝕性，對設(shè)備材料要求高;生產(chǎn)成本高以及廢水排放量大等缺點。固體催化劑能夠解決均相法生物柴油生產(chǎn)的以上問題。
　　針對以上問題，我們發(fā)展了一種從堿木質(zhì)素出發(fā)基于綠色化學(xué)理念的生產(chǎn)活性炭載體用于負載催化劑合成生物柴油的新方法。其主要研究內(nèi)容如下:
　　利用從造紙廢水中提取的低成本、可再生的堿木質(zhì)素分別經(jīng)過磷酸、氫氧化鉀或碳酸鉀化學(xué)活化制備得到了不同結(jié)構(gòu)

3、與理化性能的活性炭載體。通過改變活化劑種類、活化方法及活化條件可以調(diào)控活性炭的表面積、孔體積、孔結(jié)構(gòu)以及活性炭表面功能基團的含量。制備的活性炭用深冷N2吸附等溫、X-射線衍射(XRD)、傅里葉變換紅外光譜(FTIR)、掃描電鏡(SEM)及表面分形維數(shù)等表征。
　　采用磷酸活化得到的木質(zhì)素介孔活性炭經(jīng)濃硫酸磺化制備得到了含有-S03H、-COOH及酚羥基的炭磺酸固體催化劑，用于油酸與甲醇的酯化反應(yīng)合成油酸甲酯。制備的炭磺酸催化劑用S

4、EM、BET、XRD、TGA以及FTIR表征。
　　由于木質(zhì)素炭磺酸固體催化劑酸強度較低，難于直接用于植物油與甲醇的酯交換反應(yīng)合成生物柴油。我們采用直接共混方法，用碳酸鉀為活化劑和催化劑原位一步活化堿木質(zhì)素制備活性炭負載碳酸鉀固體堿催化劑(K2CO3/KLC)，對制備的催化劑進行了全面的表征。制備的固體堿催化劑用于菜籽油與甲醇在溫和條件下催化酯交換反應(yīng)合成生物柴油?？疾榱舜呋瘎┑闹苽錀l件、酯交換反應(yīng)條件對菜籽油合成生物柴油產(chǎn)率的影

5、響。結(jié)果表明K2CO3/KLC催化劑能夠重復(fù)利用4次。制備的固體堿催化劑也被用于催化非可食性的麻瘋果油合成生物柴油。由于麻瘋果油含有較高的游離脂肪酸，需要兩步轉(zhuǎn)化合成生物柴油。我們首先采用制備的木質(zhì)素炭磺酸固體催化劑用于麻瘋果油的預(yù)處理（酯化反應(yīng)），分離出固體酸催化劑后，進一步用K2CO3/KLC固體堿催化劑催化麻瘋果油合成生物柴油。
　　為了進一步拓展木質(zhì)素炭載體的應(yīng)用范圍，我們采用磷酸活化的木質(zhì)素介孔活性炭通過浸漬法制備得到了