固體堿催化甲醇與菜籽油酯交換合成生物柴油.pdf

1、生物柴油是由動(dòng)植物油脂制備的，并作為替代石化柴油的可再生能源，具有使用安全、對(duì)環(huán)境友好的特性，因而日益受到重視。酯交換法是合成生物柴油的重要方法之一，并且酯交換反應(yīng)可被酸、堿催化加速。高活性固體堿催化酯交換反應(yīng)具有選擇性好，反應(yīng)條件溫和等特點(diǎn)，同時(shí)有望避免均相堿催化酯交換合成工藝中，產(chǎn)物分離提純困難，容易造成三廢污染等問(wèn)題。所以，研究固體堿催化酯交換合成生物柴油具有重要的理論和實(shí)際意義。 本文用等體積浸漬法和共沉淀法制備了負(fù)載型

2、和金屬氧化物型固體堿催化劑，并應(yīng)用于催化菜籽油與甲醇酯交換合成生物柴油的反應(yīng)，篩選出了高活性的KF/Al2O3，ZnO/La2O3和La2O3三種固體堿催化劑。另外，考察了反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間、催化劑用量等反應(yīng)條件對(duì)菜籽油與甲醇酯交換反應(yīng)的影響。結(jié)果表明：醇油摩爾比為12：1，負(fù)載量為35wt％的KF/Al2O3催化劑用量為5wt％時(shí)，在50℃反應(yīng)6.0 h后，生物柴油產(chǎn)率為96.7％；而ZnO/La2O3(nZnO/nLa2O3=1.0

3、) 催化劑用量為3wt％，在65℃反應(yīng)6.0 h，生物柴油產(chǎn)率達(dá)到96.8％；而在相同條件下，用La2O3做催化劑時(shí)，生物柴油產(chǎn)率達(dá)到98.2％。 同時(shí)，用比表面積分析儀、XRD、場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡、X光電子能譜對(duì)所制備的KF/Al2O3，La2O3及ZnO/La2O3進(jìn)行了表征，并和其催化活性進(jìn)行了關(guān)聯(lián)。結(jié)果表明：KF/Al2O3催化活性的增強(qiáng)與KF和Al2O3經(jīng)過(guò)高溫煅燒發(fā)生相互作用而形成新的晶相密切相關(guān)。而鑭金屬氧化物的催

4、化活性可能是由La2O3超細(xì)粉體來(lái)決定。 試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在酯交換反應(yīng)過(guò)程中體系發(fā)生乳化，并用激光粒度分析儀測(cè)定了反應(yīng)體系中乳液質(zhì)點(diǎn)的粒度，同時(shí)，結(jié)合攪拌對(duì)反應(yīng)的特殊影響和中間產(chǎn)物濃度低的兩個(gè)試驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行了討論和分析。酯交換反應(yīng)主要在乳液中進(jìn)行，攪拌對(duì)酯交換反應(yīng)的重要性隨著反應(yīng)的開始而下降。 提出了固體堿催化酯交換反應(yīng)的新機(jī)理。并以乙酸乙酯與甲醇酯交換反應(yīng)的兩個(gè)中間體為對(duì)象分別進(jìn)行模擬，用密度泛函理論的B3LYP方法，在6-3