世界快速增长的工业化和现代化，对石油的需求与日剧增，化石燃料有限的储量导致了石油价格的上升。因此，研究人员的注意力从化石燃料有限的储量和粮食不安全的威胁转移到从可再生资源获得代用燃料的研究之中。生物柴油作为一种最有前途的替代品，以其丰富的原料来源、突出的环保性以及良好的可再生性已引起人们的广泛关注，它可由传统食用油如菜籽油、大豆油、葵花籽油和棕榈油等生产而得，但以可食用油为原料制备生物柴油势必会加剧全球粮食竞争问题。因此，全世界都在积极寻找可开发生物柴油的非食用油植物资源。目前已对麻风树，麻花，水黄皮，红厚壳属，烟草等非食用资源进行了生物柴油的相关研究，但是，从这些非食用型生物柴油原料中获得燃料油的期望与实际操作之间仍存在一定差距。因此为增加能源产量，保障粮食供给，亟需寻求更多非食用油资源。水飞蓟（Silybum marianum）为一年生或两年生草本植物，我国陕西、甘肃、黑龙江、河北等都有大量种植，水飞蓟籽中主要活性成分水飞蓟素为肝炎治疗良药，广泛应用于医药领域。水飞蓟油是水飞蓟素生产过程中的副产物（因水飞蓟果实中含有高达30％以上的油脂，提取水飞蓟素前需将飞蓟籽先进行压榨去油，再提取其中的黄酮类成分—水飞蓟素），前期预研表明，采用非食用水飞蓟油为原料生产生物柴油具有较好的前景，但目前相关研究报道少。本文以水飞蓟籽油为原料，采用不同的方法（传统搅拌和超声波法）和不同类型的醇以及催化剂来制备生物柴油，并测定生物柴油的性能。主要研究内容如下:　　(1)超声辅助法和常规法在水飞蓟油转化生物柴油中的研究　　采用甲醇和乙醇常规搅拌（600rpm）和超声(40kHz)辅助法由水飞蓟油制备生物柴油，考察其理化性质。结果表明，水飞蓟种子中油脂含量为46％，其中游离脂肪酸(FFA)含量低，仅为0.68％;油脂中的主要成分为亚油酸，含量达到65.68％。当采用甲醇超声辅助酯交换反应20min后，其生物柴油得率最高，达到95.75％。甲酯化反应的产量均高于乙酯化反应的产量。根据一级反应动力学模型，甲醇和乙醇超声辅助反应的反应速率常数分别为2.3×10-2 S-1和7×10-3S-1。由上述方法得到的生物柴油除了氧化稳定性和碘值外，其他性质如十六烷值，闪点值和冷流特性值均符合中国，美国和欧洲联盟标准，且甲酯化和乙酯化反应产物的性质基本相似。水飞蓟油作为药厂水飞蓟素生产中的副产物，是一种生产生物柴油的新型非食用资源，具有较好的研究和应用价值。　　(2) KOH/ZrO2负载型多相固体碱催化剂在水飞蓟油转化生物柴油中的研究　　研究了KOH/ZrO2负载型固体碱催化剂在非食用水飞蓟油转化生物柴油中的应用。负载不同钾化合物的氧化锆催化性能研究表明，32％的KOH负载于氧化锆上的催化性能最优。采用浸渍法制备催化剂，530℃焙烧5h，采用哈米特指数，XRD，FTIR，SEM，TGA和N2吸附脱附等方法对催化剂进行特征。实验发现，脂肪酸甲基酯(FAME)得率与催化剂的碱强度有关，该催化剂具有粒状和多孔结构，碱性越强，催化性能越好。反应最优条件为:醇油摩尔比为15∶1，催化剂用量6％，反应温度60℃和反应时间2h，在该条件下，生物柴油得率达90.8％，且该催化剂重复使用5次后仍保持其催化活性。除氧化稳定性和碘值外，其余特性例如十六烷值，闪点和冷流特性值均符合国际标准。该研究表明，在水飞蓟籽油转化生物柴油反应中，KOH(32％)/ZrO2-5是一种经济适用的催化剂。水飞蓟籽油制备的生物柴油是一种较好的代用燃料，很有发展前景。　　(3) C4H4O6HK/TiO2负载型多相固体碱催化剂在水飞蓟油转化生物柴油中的研究　　以飞蓟籽油为原料，考察在超声辅助处理下，负载型C4H4O6HK/TiO2催化剂催化水飞蓟籽油的甲酯化反应性能。负载不同钾化合物的氧化钛催化性能研究表明，0.7C4H4O6HK/TiO2的催化性能最优。该催化剂采用浸渍法制备，600℃焙烧6h，采用XRD，FTIR，SEM，BET，TGA，UV和哈米特指数等方法对其进行表征，该催化剂具有粒状和多孔结构，催化剂碱性越高，催化性能越好。反应最优条件为:醇油摩尔比为16∶1，催化剂用量5％，反应温度60℃和反应时间30min，该条件下，生物柴油的得率为90.1％。该催化剂重复使用5次后仍保持其催化活性。采用抗坏血酸作为抗氧化剂改善其氧化稳定性，发现30d后生物柴油的的氧化稳定性由原来的2h提高到3.2h，其它特性如十六烷值，闪点和冷流特性值等均符合国际标准。研究结果表明，在超声辅助条件下，负载型催化剂C4H4O6HK/TiO2(Ti-0.7-600-6)是一种高效、经济和环境友好的催化剂。　　(4)新型双功能多相固体催化剂在水飞蓟油转化生物柴油中的研究　　以酸活化的负载钠化合物的凹凸棒石作为一种新型的双功能多相固体催化剂，考察其在水飞蓟油酯交换反应制备生物柴油中的性能。以盐酸活化并负载Na化合物（C4H6O4KNa和草酸钠）的凹凸棒石粘土为固体催化剂，研究水飞蓟籽油甲酯化制备生物柴油的工艺。该催化剂的制备方法如下:凹凸棒石原料置于120℃烘箱中干燥12h后，加入40ml2M稀盐酸，于80℃条件下搅拌反应1h后，用蒸馏水洗至pH至中性，离心后置于120℃烘箱中干燥12h。采用浸渍法制备催化剂，将4M C4H6O4KNa和Na2C2O4分别浸渍于盐酸活化凹凸棒石中12h，120℃下干燥8h后，于450℃焙烧4h，采用哈米特指标， FT-IR，XRD，SEM和TGA等方法对所制备的催化剂进行表征。结果表明，凹凸棒石负载C4H6O4KNa(4NK/HCl-Atta-4)的催化活性明显优于凹凸棒石负载Na2C2O4，最优条件为:醇油摩尔比为9∶1，固体催化剂用量6％，于60℃反应6h，生物柴油得率最高，达到94.7％。该催化剂不仅易于制备，而且制备成本低，催化性能高，且重复使用5次后仍保持其催化活性，制备的生物柴油性能符合中国，美国和欧盟标准，可作为替代柴油的实用型燃料。　　综上所述，采用药厂水飞蓟素生产过程中的副产物-非食用水飞蓟油为原料制备生物柴油，具有工艺简单、性能优良、成本低、资源丰富等特点，可替代食用油制备生物柴油，有效解决粮食和能源间的矛盾，缓解社会的能源压力，促进生物质能源的开发与利用，为水飞蓟资源的综合高效利用提供了新途径，为新型非食用资源的研究与开发提供了科学依据，值得进一步深入研究。