固體堿催化劑的制備及用于生物柴油合成的研究.pdf

1、隨著傳統(tǒng)化石燃料的日益短缺以及對(duì)環(huán)境問(wèn)題的日益關(guān)注，替代燃料已引起各國(guó)的關(guān)注與重視。生物柴油，是以天然植物油或動(dòng)物油脂與甲醇、乙醇或者其它短鏈醇通過(guò)酯交換反應(yīng)制備的一種綠色、安全、可再生的環(huán)境友好型替代燃料。采用固體堿催化劑催化酯交換反應(yīng)避免了傳統(tǒng)均相酸堿催化法催化劑分離困難，以及廢水污染環(huán)境的問(wèn)題，同時(shí)也解決了固體酸反應(yīng)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)的問(wèn)題。故研究固體堿催化劑以及酯交換反應(yīng)過(guò)程的優(yōu)化對(duì)于生物柴油技術(shù)的發(fā)展和生物柴油的推廣應(yīng)用具有重要的意義。

2、本論文包含三個(gè)部分:
　　第一部分:本文首次以凹凸棒土為載體，分別以C4H4O6KNa、K2CO3和KOH為負(fù)載物，采用浸漬法制備了三種負(fù)載型固體堿催化劑ATP-1.7-400、KCA-4.2-400和KOA-3.4-400，并將其應(yīng)用于生物柴油的合成反應(yīng)。通過(guò)FT-IR、TG-DSC、TEM、SEM、EDX和XRD等表征方法對(duì)催化劑結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征。同時(shí)考察了催化劑制備條件和酯交換反應(yīng)因素對(duì)催化活性的影響以確定最佳制備工藝條件。(

3、1)催化劑ATP-1.7-400的最佳制備條件為:煅燒溫度為400℃和K/ATP的摩爾比為1.7∶1;酯交換反應(yīng)的最佳反應(yīng)條件為:醇油比為22∶1、反應(yīng)溫度為65℃和催化劑用量為10％，生物柴油產(chǎn)率最高(89.28％)。(2)催化劑KCA-4.2-400的最佳制備條件為:煅燒溫度為400℃和K/ATP的摩爾比為4.2:1:酯交換反應(yīng)的最佳反應(yīng)條件為:醇油比為22∶1、反應(yīng)溫度為60℃、催化劑用量為8％和反應(yīng)時(shí)間3h，生物柴油產(chǎn)率最高，(

4、93.4％)。(3)催化劑KOA-3.4-400的最佳制備條件:煅燒溫度為400℃和K/ATP的摩爾比為3.4:1;酯交換反應(yīng)的最佳反應(yīng)條件為:醇油比為22∶1、反應(yīng)溫度為60℃、催化劑用量為8％和反應(yīng)時(shí)間3h，生物柴油產(chǎn)率最高(92.5％)。
　　第二部分:采用一步溶膠-凝膠法，本文首次以TEOS+ATSB為載體，C4H4O6KNa為負(fù)載物，制備了催化劑KN-0.8-700，并將其應(yīng)用于催化酯交換反應(yīng)。通過(guò)FT-IR、TG-DS

5、C、TEM、SEM、EDX和XRD等手段，對(duì)催化劑結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征?？疾炝瞬煌苽錀l件對(duì)催化劑活性的影響，得到催化劑最佳制備條件為:煅燒溫度為700℃和K/Si的摩爾比為0.8∶1。同時(shí)還研究了酯交換反應(yīng)各因素對(duì)催化活性的影響，得出此固體堿催化酯交換反應(yīng)的最佳條件為:醇油摩爾比為13∶1、反應(yīng)溫度為65℃、催化劑用量為8％和反應(yīng)時(shí)間45min，在微波反應(yīng)器中生物柴油產(chǎn)率最高，可達(dá)95.3％。
　　第三部分:本文首次利用一步溶膠-凝膠

6、法，以TBT+ATSB為載體，Na2CO3為負(fù)載物，制備了催化劑T1.0-700，并將其應(yīng)用于催化酯交換反應(yīng)。通過(guò)FT-IR、TG-DSC、TEM、SEM、EDX和XRD等手段，對(duì)催化劑結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征?？疾炝瞬煌苽錀l件對(duì)催化劑活性的影響，得到催化劑最佳制備條件為:煅燒溫度為700℃和Na/Ti的摩爾比為1.0∶1。同時(shí)還研究了酯交換反應(yīng)各因素對(duì)催化活性的影響，得出此固體堿催化酯交換反應(yīng)的最佳條件為:醇油比為11∶1、反應(yīng)溫度為60℃、