固體堿催化劑催化菜籽油制備生物柴油的研究.pdf

1、生物柴油作為最重要的清潔環(huán)保燃料之一，越來越受到人們的關(guān)注。目前，制備生物柴油的研究熱點之一是催化劑的開發(fā)。雖然均相催化劑應(yīng)用廣泛，催化技術(shù)成熟，但還存在容易皂化，污染環(huán)境等問題。大量試驗證明，K2CO3負載水滑石(HT)固體堿催化劑既有良好的催化特性又環(huán)保。因此，本文主要系統(tǒng)地研究了K2CO3負載水滑石催化劑的制備條件與生物柴油制備的工藝條件，主要結(jié)論如下： (1)將K2CO3用于催化菜籽油轉(zhuǎn)酯化制備脂肪酸甲酯，通過單因素和正

2、交試驗優(yōu)化制備工藝，以轉(zhuǎn)化率為指標確定最佳工藝參數(shù)為：反應(yīng)時間20min，反應(yīng)溫度60℃，醇油摩爾比9:1，催化劑用量1％。脂肪酸甲酯的轉(zhuǎn)化率為95.9％。 (2)用浸漬法制備K2CO3/HT固體堿催化劑，通過單因素試驗得到制備條件為：K2CO3負載量20％，共混溫度80℃，焙燒溫度600℃，焙燒時間6h。X射線衍射法分析表明K2CO3與HT發(fā)生相互作用形成新的晶相，結(jié)晶度變好；熱重分析法分析顯示K2CO3與載體HT發(fā)生晶相轉(zhuǎn)移

3、，結(jié)構(gòu)趨于穩(wěn)定；經(jīng)掃描電鏡發(fā)現(xiàn)焙燒后K2CO3負載量明顯增加。 (3)用上述條件制備了K2CO3/HT并用于催化菜籽油制備脂肪酸甲酯，通過單因素試驗研究反應(yīng)時間、醇油摩爾比、催化劑用量和反應(yīng)溫度對脂肪酸甲酯轉(zhuǎn)化率的影響，確定較好的反應(yīng)條件為：反應(yīng)時間60min，醇油摩爾比12:1，催化劑用量4％，反應(yīng)溫度60℃。 (4)用回歸旋轉(zhuǎn)正交組合設(shè)計對K2CO3/HT催化菜籽油的轉(zhuǎn)酯化工藝進行優(yōu)化，建立數(shù)學(xué)回歸模型，繪制響應(yīng)曲面

4、圖，揭示脂肪酸甲酯轉(zhuǎn)化率與反應(yīng)溫度、醇油摩爾比、反應(yīng)時間、催化劑用量四個因素的內(nèi)在關(guān)系。結(jié)果表明四個因素對轉(zhuǎn)化率的影響都是高度顯著，醇油摩爾比和催化劑用量的交互作用對轉(zhuǎn)化率的影響較顯著，其余交互作用對轉(zhuǎn)化率的影響不顯著。用該模型預(yù)測的最佳反應(yīng)條件為：反應(yīng)溫度63.5℃，醇油摩爾比13.5:1，反應(yīng)時間65min，催化劑用量5％，轉(zhuǎn)化率達99％以上。驗證試驗值98.1％，與模型計算值誤差小于5％。 (5)研究了K2CO3/HT作為