论文部分内容阅读
生物柴油是以植物油脂或者动物油脂、餐饮垃圾油等为原料通过酯交换或其他方法制成的可代替石化柴油的再生性柴油燃料,具有可再生,清洁性等优点。酯交换法是目前生物柴油制备的主要方法,其所采用的固体碱催化剂有着适用性强,催化效能高等优点。本论文制备两种负载型固体碱催化剂,以预处理的麻疯籽油为原料,研究催化剂的制备工艺及其催化合成生物柴油。（1）KF/Ca-Mg-Al-O催化剂的制备。先后采用共沉淀法和等体积浸渍法,以脂肪酸甲酯（Fatty acid methyl ester,以下均简称为FAME）产率为指标,采用单因素筛选制备最佳条件,响应面优化了KF/Ca-Mg-Al-O催化剂的制备工艺。结果表明最佳工艺为:镁铝摩尔比3.5:1,Ca的用量为2%,KF负载量为24.0%,煅烧温度为657oC,煅烧时间为3.7 h。采用红外光谱分析（FT-IR）、X-射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）、热失重分析（TG-DTG）以及Hammett碱性测定方法对KF/Ca-Mg-Al-O化剂进行了表征,结果表明形成了KCa F3,起到催化作用。而且在煅烧后,催化剂出现了多孔道结构,增大反应面积,起到增强催化效果的作用。（2）磁性凹土催化剂的制备。先后采用原位沉淀法和等体积浸渍法,FAME产率为指标,采用单因素筛选制备最佳条件,响应面优化了磁性凹土催化剂的制备工艺。结果表明最佳工艺为:改性剂十六烷基三家溴化铵用（CTAB）的用量29 mmol/100 g,KF负载量为29%,煅烧温度为278oC,煅烧时间为2.8 h。采用红外光谱分析（FT-IR）、X-射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）方法对所得催化剂进行了表征,改性磁性凹土催化剂经过表征分析,是经过高温煅烧后形成K2O产生的催化活性。（3）生物柴油制备工艺研究。以KF/Ca-Mg-Al-O催化剂和磁性凹土催化剂分别催化酯交换反应,以经过脱酸处理的麻疯籽油为原料,考察研究并优化生物柴油的制备工艺,FAME的产率采用气相色谱进行分析,并用响应面对其制备工艺进行优化。首先对脱酸工艺进行研究,麻疯籽油脱酸的方式为甲醇多次萃取的方式。最终,麻疯籽油经过脱酸后的酸值为0.84 mg KOH/g。KF/Ca-Mg-Al-O催化剂制备生物柴油时,最佳制备工艺为:催化剂用量3 wt%,醇油摩尔比为9.8:1（mol:mol）,反应温度66oC,反应时间3.5 h,FAME产率为95.19%;磁性凹土催化剂制备生物柴油时,最佳制备条件为:催化剂用量5.5 wt%,醇油摩尔比为9:1（mol:mol）,反应温度55oC,反应时间4 h,FAME为95.23%。（4）KF/Ca-Mg-Al-O催化剂在重复7次后FAME产率降低2.87%且下降趋势缓慢,重复利用性较好,能够满足生产需求。磁性凹土催化剂在重复使用7次后FAME产率降低达到10.37%,制备工艺还需改进。