固體堿催化廢棄煎炸油制備生物柴油的研究.pdf

1、人類對能源需求量的增加和礦物資源的短缺以及環(huán)境保護的必要性產(chǎn)生的矛盾迫切要求尋找環(huán)境友好的可再生能源。生物柴油，即由植物油脂或動物脂肪與甲醇等低碳醇進行反應(yīng)生成的脂肪酸甲酯(FAME)，作為典型的“綠色能源”，具有含硫量低，燃燒排出的二氧化硫、硫化物等有害氣體比化石燃料少，原料來源廣泛，可再生性高等優(yōu)點，是理想的替代燃料。本研究合成了不同類型的鈣基固體堿催化劑，并將其用于廢棄煎炸油(WFO)制備生物柴油，探討了原料油的預(yù)處理過程，催化劑

2、的制備、表征以及催化劑活性組分的流失等問題，主要研究成果有：
　　 (1)對廢棄煎炸油進行了純化。餐飲加工過程中產(chǎn)生的廢棄煎炸油成分復(fù)雜且游離脂肪酸含量較高，酸值為1.200～1.900 mgKOH·g-1(油)，經(jīng)脫膠、脫酸以及脫色處理，不同批次原料油處理后酸值在0.256～0.874 mgKOH·g-1(油)范圍內(nèi)，皂化值在196.8～198.7 mgKOH·g-1(油)之間，平均相對分子量為848.5～859.0 g·mo

3、l-1，滿足生物柴油對原料油的要求。
　　 (2)合成了不同類型的鈣基催化劑，比較了其催化廢棄煎炸油制生物柴油的效果。通過沉淀法制備了具有特殊介孔球結(jié)構(gòu)的CaCO3，經(jīng)過高溫煅燒得到本實驗所用的鈣基催化劑的前驅(qū)體。利用研磨法、共沉淀法和等體積浸漬法制備了KF/CaO、CaO-Al2O3、CaO-硅藻土和CaO-MgO4個體系的固體堿催化劑，并將其用于催化廢棄煎炸油制備生物柴油中。結(jié)果顯示采用研磨法制備的CaO-A12O3(4.5

4、:1)的催化劑具有最好的催化效果。在常規(guī)反應(yīng)條件下(醇油比9:1、催化劑用量3wt％、反應(yīng)時間40～60 min、反應(yīng)溫度60～65℃、m(正己烷)：m(油)=0.6)，生物柴油產(chǎn)率達98％以上。催化劑具有很好的穩(wěn)定性，使用后不做處理，直接用于下一次酯交換反應(yīng)，可重復(fù)使用70次。CaO-Al2O3(4.5:1)的催化劑的SEM和BET結(jié)果顯示催化劑呈多孔網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，比表面積為15.971 m2·g-1，XRD顯示CaO和Al2O3鍵合生成

5、新晶相鈣鋁石Ca12Al14O33。
　　 (3)所制備的生物柴油的質(zhì)量達到生物柴油調(diào)合燃料(B5)國家標(biāo)準(zhǔn)(GB/T25199-2010)的要求。根據(jù)GB/T25199-2010進行生物柴油產(chǎn)品檢測，得到生物柴油的密度為880 kg·m-3，冷濾點為3℃，閉口閃點為80℃，運動粘度為6.790mm2·s-1(20℃)，十六烷值45，滿足國標(biāo)要求。另外，通過ICP-AES考察固相催化劑中Ca2+的流失情況，結(jié)果表明盡管CaO-A