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随着石油资源的日益紧张,生物柴油作为一种可替代石化柴油的可再生新能源逐渐得到全球的关注。利用废弃食用油制备生物柴油能缓解能源和环境压力,也能防止其回流到餐饮行业。本文第一部分从传统工艺着手,对传统工艺细节进行改进,改进的重点主要是对原料进行除杂,本研究发现通过加热沉淀,活性炭吸附,过滤和真空除水等方式能够使得废弃食用油更适合制备生物柴油。然后正交实验设计探寻出最佳工艺,制备出优质生物柴油,最终探索出的改进后的工艺条件是：原料经过2小时的加热沉淀,取上清液用活性炭吸附12小时,过滤和真空除水等前处理后,一步酯化条件为醇油摩尔比30：1,硫酸用量为5%,在65℃下反应时间3小时。然后再用KOH催化,在醇油摩尔比25：1,催化剂用量为0.15%,反应温度为60℃时反应1h。产率能达到93.24%。并利用气相色谱仪分析其成分发现脂肪酸价值含量可以高达94.83%,再检测最佳工艺产品的密度(20℃),运动黏度(40℃),闪点,水分,硫含量,冷滤点,铜片腐蚀(50℃,3h),残炭,机械杂质,热值等指标,结果表明所有指标都符合GB/T20828-2007的要求。第二部分,为了克服传统液体催化剂难回收、成本高、对设备和环境污染严重的缺点,研究采用沉淀法制备了SO42-/TiO2-ZrO2,并用红外、比表面积分析其结构,发现SO42-被有效地结合到固体上,有较强的酸性催化位点和催化性能。采用之前的方法对废餐油进行有效地前处理,并通过正交试验探索出SO42-/TiO2-ZrO2催化废餐油制备生物柴油的最佳工艺是：原料经过2小时的加热沉淀,取上清液用活性炭吸附12小时,过滤和真空除水等前处理后,醇油摩尔比25：1,催化剂用量为5%,温度为120℃,时间8h,转化率能达到96.68%,并且催化剂可以重复利用三次。第三部分是采用离子液体为催化剂催化废餐油制备生物柴油,离子液体有高效性和重复利用性。本研究采用N-甲基咪哗,1,3-丙基磺酸内酯和硫酸为原料制备了酸性的离子液体[HSO3-pmim]+[HSO4]-,并通过FTIR表征原料和离子液体的结构,发现其中碳氮双键得到加强,碳碳双键减弱,说明了甲基咪唑发生了烷基化反应,和理论值相符合。同理,采用和之前相同的前处理方法对原料进行前处理,再利用单因素实验设计探寻其催化废餐油制备生物柴油的最佳工艺,结果显示最佳工艺为：原料经过2小时的加热沉淀,取上清液用活性炭吸附12小时,过滤和真空除水等前处理后,在醇油摩尔比为20：1,催化剂用量为7.5%,温度为120℃下反应8小时,在该条件下生物柴油酸值仅为0.3931mgKOH/g,能达到国标的要求,并且运用气相色谱分析其化学组成得到脂肪酸甲酯的含量在82.34%以上。并且在重复使用3次以后,生物柴油酸值为0.492mgKOH/g,脂肪酸甲酯含量仍能保持在79.445%以上。第四部分结合了离子液体和固体催化剂的共同优点,采用键合法把离子液体固载到硅胶上。本研究利用1-烯丙基咪唑、1,3-丙基磺酸内酯、硅胶、3-巯丙基三甲氧基硅烷和硫酸等,通过键合法制备把烯丙基咪唑离子液体固载到硅胶体上,并通过FTIR, DSC/TGA和SEM等表征手段,表明成功合成了所需的催化剂。通过正交设计,探寻该新型催化剂催化废餐油制备生物柴油的最佳工艺,结果表明最佳工艺条件为：原料经过2小时的加热沉淀,取上清液用活性炭吸附12小时,过滤和真空除水等前处理后,在醇油摩尔比25：1,催化剂用量为5%,温度为600C下反应时间20h,转化率达到87.58%,并且使用5次后转化率还能达到70.02%。在所有的影响因素中,醇油摩尔比和催化剂用量是主要影响因素。第五部分研究了生物柴油-乙醇-水稳定体系,以及生物柴油的乳化。首先利用本研究制备的高纯度生物柴油,采用逐步滴加法研究了生物柴油-乙醇-水的三元体系相图,相图中得到了一个稳定的单相区和两相区。同时还考察了不同乳化剂、乳化剂含量以及乙醇的含量对体系含水量的影响,结果表明以m(油酸)：m(壬基酚聚氧乙烯醚)=3：7为乳化剂,乳化剂用量为油重的15%,乙醇用量为油重的40%时,体系含水量能达到8.82%。