生物柴油是环境友好的替代燃料，本文以菜籽油和甲醇为原料，催化酯交换法制备生物柴油。研究了不同类型的催化剂的催化反应及产物处理过程并探索最佳工艺流程，对均相碱催化和固体酸碱催化分别做了实验对比，采用固体酸催化剂催化的酯交换反应过程避免了传统均相酸碱催化产物分离困难和环境污染问题，固体酸催化剂催化的酯化反应过程和产物品质对生物柴油的技术进步和工业应用都有重要的意义。主要工作如下：1、均相碱催化菜籽油和甲醇酯交换制备生物柴油。研究了在高压釜中碱催化作用下制备生物柴油的最优工艺条件，考察了醇油摩尔比、催化剂用量、反应温度、反应时间等因素对反应的影响，讨论了甲醇中的含水量对KOH催化酯交换反应生物柴油产率的影响。实验结果表明，优化反应条件为：催化剂KOH用量为菜籽油质量的1.0％，醇油摩尔比为7∶1，反应温度为50℃，反应时间为100min。KOH催化制备生物柴油的反应体系中甲醇的含水量对生物柴油产率影响显著，甲醇的水含量与生物柴油产率呈线性关系，甲醇水含量越高，生物柴油产率越低。甲醇含水量由0.09％增至0.72％时，在优化反应条件下生物柴油产率由95％降为86％。研究结果还表明，KOH催化效果比NaOH催化效果好，所需要的反应时间更短，生物柴油的产率更高。2、采用沉淀浸渍法制备了SO₄^2-／Fe₂O₃固体超强酸催化剂，考察了制备过程中沉淀温度、焙烧温度、焙烧时间、浸渍液浓度对催化活性的影响，结果表明焙烧温度对催化剂活性影响较大，在冰水浴中沉淀、500℃下焙烧所得催化剂活性最高，生物柴油的产率较高。采用XRD和FTIR对催化剂进行表征，FTIR结果表明该催化剂具有超强酸结构。3、为了进一步提高生物柴油产率和催化剂的使用寿命，制备了固体酸S₂O₈^2-／Fe₂O₃-ZrO₂-La₂O₃。在制备过程中Fe₂O₃与ZrO₂复合再添加少量稀土氧化物La₂O₃，负载S₂O₈^2-，最终制得固体超强酸S₂O₈^2-／Fe₂O₃-ZrO₂-La₂O₃，它的FTIR谱图显示出超强酸结构。催化活性实验表明La的添加量要适量，当，n（Fe）：n（Zr）：n（La）三者原子摩尔比为1∶0.42∶0.075时，对制备生物柴油具有较高催化活性，生物柴油的产率较高，较之单组分或双组分催化剂的活性有较明显提高。研究了反应条件对催化活性的影响，最佳工艺条件为：催化剂用量为原料油质量的2％，醇油摩尔比为12∶1，反应温度为220℃，反应时间10h，生物柴油的产率为90.3％。对催化剂的重复使用性能进行研究，结果表明重复时间达50h，所得生物柴油产率仍在83％以上。固体超强酸S₂O₈^2-／Fe₂O₃-ZrO₂-La₂O₃催化制备生物柴油，整个过程无三废污染，不腐蚀设备，便于生物柴油的连续生产。4、GC／MS对KOH催化与S₂O₈^2-／Fe₂O₃-ZrO₂-La₂O₃催化制备的生物柴油产品进行了表征，结果表明其主要成分均为C₁₂～C₂₀脂肪酸甲酯，所制得的生物柴油纯度纯度较高、品质好。