固體堿催化棉籽油制備生物柴油的研究.pdf

1、生物柴油是指以動(dòng)植物油脂和工程微藻等生物質(zhì)為原料制成的可再生新型燃料。生物柴油為可再生能源,具有良好的生物降解性,抗爆性好,儲(chǔ)存、運(yùn)輸、使用安全等優(yōu)點(diǎn),作為一種環(huán)境友好的新型燃料,發(fā)展?jié)摿薮?已引起廣泛關(guān)注。與傳統(tǒng)的均相催化酯交換制備生物柴油的方法相比,非均相催化反應(yīng)條件溫和,環(huán)境污染小、產(chǎn)物分離簡(jiǎn)單。本文研究了固體堿催化劑的制備與表征,對(duì)固體堿催化棉籽油制備生物柴油的工藝進(jìn)行了探討。主要結(jié)論如下:
　　 (1)以棉籽油催化生

2、物柴油轉(zhuǎn)化率為指標(biāo),通過(guò)試驗(yàn)不同的活性成分和載體,篩選出Na3PO4/MgO負(fù)載型固體堿催化劑。通過(guò)單因素和正交試驗(yàn),確定催化劑的最佳制備工藝為:Na3PO4負(fù)載量32％,焙燒溫度600℃,焙燒時(shí)間3 h,共混溫度70℃。
　　 (2)采用X射線衍射法、紅外分析、熱重分析法、掃描電鏡對(duì)催化劑進(jìn)行表征。表征結(jié)果顯示,制備的負(fù)載型催化劑的活性成分為Na3PO4,焙燒過(guò)程并未形成新的鍵或基團(tuán);催化劑的活性與Na3PO4的晶相變化有關(guān),

3、其中正交晶系的Na3PO4活性較強(qiáng)。
　　 (3)以棉籽油為原料,脂肪酸甲酯轉(zhuǎn)化率為指標(biāo),Na3PO4/MgO固體堿為催化劑進(jìn)行酯交換,研究反應(yīng)時(shí)間、反應(yīng)溫度、醇油摩爾比及催化劑用量對(duì)生物柴油轉(zhuǎn)化率的影響。單因素試驗(yàn)結(jié)果得出的較好的反應(yīng)條件為:反應(yīng)時(shí)間2.5 h,反應(yīng)溫度70℃,醇油摩爾比15:1,催化劑用量為棉籽油質(zhì)量的5％。
　　 (4)采用4因素5水平的中心組合設(shè)計(jì),運(yùn)用響應(yīng)面法對(duì)Na3PO4/MgO催化劑催化棉籽

4、油制備生物柴油的工藝進(jìn)行優(yōu)化,建立數(shù)學(xué)回歸模型,并繪制響應(yīng)曲面圖,考察反應(yīng)時(shí)間、反應(yīng)溫度、醇油摩爾比、催化劑用量四個(gè)因素對(duì)轉(zhuǎn)化率的影響。結(jié)果表明,四個(gè)因素對(duì)轉(zhuǎn)化率的影響均極顯著,交互項(xiàng)溫度×?xí)r間,時(shí)間×催化劑用量極顯著,溫度×醇油摩爾比、時(shí)間×醇油摩爾比顯著。所得回歸方程達(dá)顯著水平,擬合情況良好;模型預(yù)測(cè)最佳反應(yīng)條件為:反應(yīng)時(shí)間3 h,反應(yīng)溫度71℃,醇油摩爾比15:1,催化劑用量5.5％,轉(zhuǎn)化率達(dá)到96.32％。
　　 (5)