论文部分内容阅读
生物柴油是一种的绿色生物质燃料,属于可再生能源和低碳能源。生物柴油的生产成本、产品质量与生产中所使用的催化剂有重大关系。寻找高效廉价、环境友好的催化剂是生物柴油研究中的关键环节。利用废弃蟹壳制备出一种固体碱催化剂并用于催化菜籽油和甲醇酯交换反应制备生物柴油,此类非均相固体碱催化剂具有反应体系分离简单,且反应条件温和,催化剂可重复使用,对设备腐蚀性小,对环境友好、绿色无污染等优点。目前非均相生物柴油催化剂已成为研究生物柴油催化剂的主要方向之一,也是降低生物柴油生产成本的一个重要突破口。蟹壳催化剂制备主要经过下面几个步骤：第一步不完全碳化；第二步浸渍法负载KF；第三步在合适的温度下活化即可得蟹壳催化剂。蟹壳催化剂的活性用菜籽油和甲醇的酯交换反应来评价,催化剂制备过程中主要考察了不完全碳化温度、KF的负载量、活化温度对催化剂活性的影响。实验表明,蟹壳催化剂的最佳制备条件为：碳化温度为500℃,KF的负载量为30wt.%,活化温度为200℃。酯交换反应中优化后最佳反应条件为：催化剂用量为油脂质量3.5wt.%,醇油摩尔比为9∶1,70℃条件下反应3小时,酯交换率可以达到92.4%,催化剂经处理后可以重复利用。对蟹壳催化剂进行了热重分析(TGA)、扫描电镜(SEM),X-射线衍射(XRD)、能谱分析(EDS)、元素分析(EA)、比表面积测定(BET)、傅里叶变换红外光谱分析(FT-IR)等表征。EA、FT-IR、BET对蟹壳催化剂测试结果表明,蟹壳催化剂是一种由无机／有机成分组成的复合材料,具有多孔的框架结构。通过对不完全碳化的蟹壳、KF、CaCO3、壳聚糖的单独研究,结果表明催化活性来源于不完全碳化的蟹壳与化学改性剂KF在催化剂制备过程中经化学反应形成的催化活性位点。SEM、XRD和EDS测试结果表明,催化活性位可能是-CH2OK和KF与CaCO3反应形成的固体杂多碱。TGA-DTG研究表明蟹壳催化剂具有较高热稳定性。蟹壳催化剂原料为可再生生物质,很容易生物降解,具有绿色催化剂的特征,并且制备生物柴油过程具备快速,廉价,环境友好的优点。与其他固体碱催化剂相比,蟹壳催化剂具有较高的催化活性,相对较低的成本,并且表现出优良的热稳定性和化学稳定性。蟹壳催化剂使用过程中不会出现皂化和乳化现象。因此,蟹壳催化剂在生物柴油制备中将有广阔的应用前景。