面向酸化油合成生物柴油的新型非均相催化劑制備及酯化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)研究.pdf

1、本論文旨在探索高效、環(huán)保、綠色催化的固體催化制備及其酯化催化動(dòng)力學(xué)，以期實(shí)現(xiàn)廢食用油脂中游離脂肪酸制備生物柴油的資源化利用。
　　 以聚醚砜(PES)作為基體材料，強(qiáng)酸性苯乙烯系陽離子交換樹脂微粉(平均粒徑24.96μm)(CERP)為催化劑，采用浸沒沉淀轉(zhuǎn)變法，制備出不同孔結(jié)構(gòu)的CERP/PES雜化催化膜，研究發(fā)現(xiàn)膜的催化效果隨著孔隙率的增加而增加。在醇油質(zhì)量比2.5:1，催化劑使用量為酸化油重的12.5wt.％，反應(yīng)溫度64

2、℃，反應(yīng)時(shí)間8h時(shí)，游離脂肪酸的轉(zhuǎn)化率達(dá)到95.8％。
　　 以催化膜為基礎(chǔ)，自行設(shè)計(jì)、制造了膜催化反應(yīng)器，基于酸化油與甲醇的連續(xù)膜催化酯化反應(yīng)。在醇油質(zhì)量比2.5:1，雜化催化膜用量為酸化油重的5wt.％，反應(yīng)物流速15ml/min，反應(yīng)時(shí)間35h，脂肪酸轉(zhuǎn)化率為92.9％。催化膜重復(fù)使用，催化效果緩慢下降。引起雜化催化膜催化效果下降的原因主要是磺酸基團(tuán)的流失和膜污染。
　　 研究發(fā)現(xiàn)450℃焙燒后的Zr(SO4)2·

3、4H2O可使脂肪酸轉(zhuǎn)化率達(dá)到98.8％，一次酯化可達(dá)到酯交換反應(yīng)的原料油的酸值要求。采用響應(yīng)面法對(duì)酯化反應(yīng)工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，在催化劑用量為酸化油重的1.0wt.％、醇油比1.1:1、反應(yīng)溫度65℃，反應(yīng)時(shí)間8h，模型預(yù)測(cè)轉(zhuǎn)化率為99.8％。按照模擬條件，實(shí)驗(yàn)結(jié)果為99.4％，誤差為0.40％，模型能較好地預(yù)測(cè)高酸值廢油酯化制備生物柴油的脂肪酸轉(zhuǎn)化率。
　　 以炭膜為載體，采用水溶液浸漬法制備了硫酸鋯負(fù)載疏水型催化劑--硫酸鋯/炭

4、膜(ZS/CM)。11.4％ZS/CM中ZS以非晶態(tài)形式高度分散到炭膜中，沒有硫酸鋯晶相存在，增大了ZS/CM催化劑中ZS活性組分的比表面積，提高了催化活性。17.2％ZS/CM催化劑中ZS活性組分開始在炭膜中團(tuán)聚，ZS出現(xiàn)聚集態(tài)的晶相形式，在炭膜上的分散性下降，降低了比表面積，導(dǎo)致低的催化活性。
　　 酸化油在超臨界甲醇中不僅發(fā)生游離脂肪酸與甲醇的酯化反應(yīng)，而且同時(shí)發(fā)生甘油酯與甲醇的酯交換反應(yīng)。經(jīng)單因素實(shí)驗(yàn)，得到酯化反應(yīng)的優(yōu)化