Fe-C-SO3H中空纖維的制備表征及在合成生物柴油中的催化性能研究.pdf

1、隨著國內外汽車行業(yè)的飛速發(fā)展，石油的需求量日益增大，能源危機將是人類所面臨的重大問題。隨著石油資源的日益枯竭和人們環(huán)保意識的逐步提高，作為綠色、環(huán)保的生物質能源，生物柴油已經成為科學研究的熱點。目前制備生物柴油過程中廣泛采用均相酸堿催化劑，雖然其反應效率高，但存在產物與催化劑分離困難、設備腐蝕和環(huán)境污染嚴重等問題。固相催化是近些年發(fā)展起來的新型催化技術，由于其具有反應條件溫和、催化劑可重復使用、易采用自動化連續(xù)生產，以及對環(huán)境無污染等優(yōu)

2、點，而被越來越多的應用于制備生物柴油中。
　　 本課題首次通過有機凝膠-溶膠法制備出一種催化劑——Fe/C-SO3H中空纖維材料，其壽命長、低成本、比表面較大、具有強磁性易于分離回收，并將其運用于油酸和甲醇的酯化反應來模擬高酸價油脂制備生物柴油的過程。具體研究試驗如下:
　　 1、首先以葡萄糖和金屬鹽為原料，采用有機凝膠-溶膠法制備前軀體纖維，在氮氣氣氛下煅燒得到中空纖維Fe/C。再經過濃硫酸磺化引入磺酸基團得到目標催化

3、劑Fe/C-SO3H纖維。利用SEM、XRD、FT-IR、VSM、BET等表征手段對Fe/C-SO3H纖維的微觀形貌、結構、物相組成、磁性能、比表面積、孔徑大小進行了表征分析，研究了Fe/C-SO3H纖維的碳化、磺化處理工藝。確定在400℃的氮氣氣氛下煅燒后、再在160℃下磺化可以得到長徑比為104，比表面積為50.925m2/g，孔徑為8.34 nm。用VSM測得Fe/C-SO3H中空纖維的飽和磁化強度為22.52Am2kg-1，并驗

4、證了其在外加磁場作用下Fe/C-SO3H纖維可有效的簡化催化劑分離回收過程。
　　 2、將所制備的Fe/C-SO3H中空纖維用于催化甲醇與油酸進行酯化反應，通過測量反應前后酸值的變化來表示生物柴油轉化率，考察了醇酸摩爾比、催化劑的用量、反應溫度、反應時間以及催化劑重復使用次數對轉化率的影響。結合單因素試驗分析研究Fe/C-SO3H催化制備生物柴油的最佳反應條件。結果表明在65℃，催化劑用量10％，醇油摩爾比為18∶1，反應時間4