利用麻疯树油制备生物柴油的研究

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当今社会发展愈来愈快,世界经济高速发展的同时能源的消耗速度也逐渐增加,石化能源的过度使用导致我们赖以生存的地球环境受到严重污染,所以积极寻找环保洁净的能源成为热论和研究的重要话题,生物柴油作为环保燃料受到世界各国学者的广泛关注。本文采用溶剂热法合成UiO-66及其衍生物,合成中添加不同的调节剂调节锆基MOFs结构。采用XRD、SEM和FT-IR等方法进行表征,研究不同的调节剂和添加量对锆基MOFs形貌特征和结构性质的影响。表征分析结果证明合成的锆基MOFs具有结构缺陷,有机配体的种类和调节剂的不同都会对锆基MOFs结构形成产生不同影响。乙酸和盐酸混合调节剂能显著提高UiO-66的结晶度,相同当量(30 eq)有机酸调节剂中苯甲酸对UiO-66形貌调控较理想,甲酸对比表面积和孔容的提高效果明显。理论分析及相关文献研究得到UiO-66系列MOFs材料中具有L酸,采用“两步法”催化麻疯树油制备生物柴油,选择三种锆基MOFs新材料作为酯化反应催化剂获得酯化油,再用KOH催化酯化油反应得到甲酯率高达99%以上的生物柴油。合成Br(?)nsted酸性离子液体[HSO3-pmin]+[HSO4]-催化剂,采用FT-IR表征了结构。并用[HS03-pmin]+[HSO4]-作为催化剂催化麻疯树油制备生物柴油,研究反应温度、醇油比、反应时间和催化剂用量对生物柴油转化率和酸值的影响,分析酸值和转化率之间的关系。实验结果表明:在反应温度70℃,醇油比25:1,反应时间3 h,催化剂用量为油重的3%,获得产率为90.13%,酸值仅为0.049 mg KOH/g的生物柴油,采用GC-MS测定该条件下制备的生物柴油中脂肪酸甲酯的相对含量高达100%。离子液体循环使用6次仍然保持较高催化活性。采用浸渍法将B酸性离子液体成功负载到三种锆基MOFs材料中,负载后的锆基MOFs保持原有骨架结构,形貌和尺寸未发生明显变化,BET 比表面积显著减小,三种负载后的锆基MOFs催化麻疯树油制备生物柴油,相同条件下发现PSH/Ui0-66-N02的催化活性最高。然后选择PSH/UiO-66-N02为催化剂,设计正交实验,结果发现四个反应因素对生物柴油转化率的影响显著顺序为:反应时间>催化剂用量>反应温度>醇油比。正交实验中最佳反应条件下生物柴油的转化率为97.22%,甲酯率高达99%以上,醇油比的三个水平范围选择较为合理。经过分析得到理论最佳工艺条件:反应温度70℃,催化剂用量4%,醇油比25:1,反应时间4h,最佳工艺的三次验证试验,生物柴油的转化率都大于97.22%。PSH/Ui0-66-NO2因离子液体反应过程中流失而导致重复使用效果不理想。
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