目的:以棉籽油和甲醇为原料，酯交换反应合成生物柴油，考察反应条件对脂肪酸甲酯得率的影响，通过正交试验得到最佳工艺条件。测定生物柴油组成和生物柴油/柴油混合燃料的主要理化性能及燃烧排放性能，以便选择配比适当、性能良好的混合燃料，为棉籽油的充分利用提供可行性依据。方法:采用碱催化法制备棉籽油生物柴油，借助单因素实验及正交实验优化反应条件。利用GC-MS定性分析了生物柴油组分，以国标方法测定了混合燃料的各项理化性能指标，通过发动机台架试验考察了混合燃料的燃烧排放性能。结果:1.测定了棉籽油的酸值和皂化值，并计算其平均分子量。棉籽油的酸值为0.25mg KOH/g，皂化值为199.68mg KOH/g，平均分子量为843.9。由于其酸值较低，适合以碱催化法进行酯交换反应。2.采用碱催化法合成棉籽油生物柴油。利用单因素和正交试验优化反应条件，得到最佳反应条件为：醇油摩尔比为6:1，催化剂（KOH）用量为油重的1.0%，反应温度为55℃，反应时间为50min。在这些影响因素中，催化剂用量对脂肪酸甲酯产率的影响最大。3.采用GC-MS法对棉籽油生物柴油的组成成分进行了定性分析，共分离出35种组分，其中23种为脂肪酸甲酯。该生物柴油的主要成分为亚油酸甲酯和棕榈酸甲酯，其中饱和脂肪酸甲酯的含量为27.37%，不饱和脂肪酸甲酯的含量为72.63%。4.以不同掺混比的棉籽油生物柴油/柴油混合燃料为研究对象，采用国标方法测定了混合燃料的各项理化特性指标，研究结果显示：生物柴油的密度、运动粘度、表面张力、闪点、酸值等都明显高于0#柴油的，随着生物柴油掺混比的增大，混合燃料的上述几项性能指标也随之升高。棉籽油生物柴油主要理化特性值：密度（20℃）889.8kg·m3，运动黏度（40℃）4.92mm2·s-1，闪点（闭口）165℃，酸值0.58mgKOH·g-1，铜片腐蚀性1级。5.发动机试验表明：通过外特性分析，随着棉籽油生物柴油掺混比的增加，混合燃料在柴油机上应用的动力性能逐渐下降，燃油消耗率逐渐上升；尾气中的CO、碳烟含量逐渐降低，NOx、CO2含量逐步升高，HC在掺混比例小时比柴油低，掺混比高时比柴油高。通过负荷特性分析，在低转速和高转速下，随着负荷的增加，生物柴油/柴油混合燃料的燃油消耗率较柴油有所升高；NOx排放有所升高，烟度有所降低，低转速下降低更明显。结论:1.利用碱催化法合成了棉籽油生物柴油，借助单因素实验和正交试验对反应条件进行了优化，得到了最佳反应条件。2.利用GC-MS法对棉籽油生物柴油的组成成分进行了定性分析。从组成上来看，棉籽油生物柴油可作为替代燃料。3.测定了不同掺混比棉籽油生物柴油/柴油混合燃料的密度、运动粘度、闪点、酸值等主要理化特性。自制的棉籽油生物柴油符合国家生物柴油标准，掺混比低于50%的混合燃料有较好的理化性能。4.通过发动机台架试验测定了混合燃料的燃烧排放性能，棉籽油生物柴油与柴油的掺混比控制在10%为宜。