納米鑭基催化劑在生物柴油中的應(yīng)用研究.pdf

1、隨著石化能源的不斷消耗，生物柴油作為一種可持續(xù)的綠色能源受到世界范圍內(nèi)的廣泛關(guān)注。我國人多地少，不能以食用油為原料制備生物柴油，而應(yīng)選擇合理的非食用油料。在生物柴油的制備方法中，異相堿催化因反應(yīng)速率快而成為研究熱點(diǎn)，并且納米異相堿催化劑更能表現(xiàn)出較高的催化活性。然而，使用一般的堿催化劑要求原料酸值極低。因此，本論文從選擇合理的原料來源和制備出可耐一定酸值的納米異相堿催化劑兩方面，開展了以下工作：
　　（1）對燈臺(tái)樹種子作為原料來源

2、做評(píng)價(jià)分析，對其種子油理化性質(zhì)及脂肪酸組成進(jìn)行測試，并與本課題組前期篩選的麻瘋樹種子進(jìn)行對比。結(jié)果表明，燈臺(tái)樹種子含油量過低，種子油碘值偏高。種子油成分中多不飽和脂肪酸過高。麻瘋樹種子含油量較高，種子油碘值、皂化值均符合要求。種子油成分中單不飽和脂肪酸與多不飽和脂肪酸含量合適。因此，麻瘋樹籽油適合作為生物柴油的生產(chǎn)原料，而燈臺(tái)樹籽油不適合。
　?。?）制備了nano La2O3-S（超聲化學(xué)法）、nano La2O3-H（水熱法）

3、與普通La2O3三種催化劑。并對催化劑進(jìn)行了XRD、CO2-TPD等技術(shù)手段表征。比較了三種催化劑在催化酸值為0.82mg KOH/g的精制麻瘋樹籽油制備生物柴油中的催化活性。結(jié)果表明：首先，納米La2O3因其堿性強(qiáng)、堿量大、比表面積大而活性明顯高于普通La2O3；其次，nano La2O3-H與nano La2O3-S活性相當(dāng)，但是超聲化學(xué)法制備時(shí)間短，制備過程簡單。鑒于以上結(jié)果，選擇超聲化學(xué)法制備納米La2O3，并對其酯交換反應(yīng)條件

4、進(jìn)行優(yōu)化。在最優(yōu)條件180℃、10 wt.％催化劑用量、28:1醇油摩爾比、120 min時(shí)甲酯含量達(dá)到97.6%。為考察該催化劑的抗酸性性能，我們將酸值為0.82mg KOH/g的麻瘋樹籽油增加其酸值為16.66mg KOH/g，然后使用該催化劑直接進(jìn)行催化反應(yīng)制備生物柴油，得到的甲酯含量為85.2%。這一結(jié)果表明，nano La2O3-S有較強(qiáng)的抗酸性，但是其反應(yīng)條件苛刻，需要高溫高壓。
　?。?）鑒于以上納米制備方法的選擇與

5、酯交換反應(yīng)條件苛刻的問題，用超聲化學(xué)法將 CaO引入 La2O3中制備不同摩爾比例的納米Ca/La混合金屬氧化物催化劑，并對催化劑進(jìn)行XRD、CO2-TPD等技術(shù)手段表征，比較了一系列催化劑在催化酸值為9.80mg KOH/g的原麻瘋樹籽油制備生物柴油中的催化活性。結(jié)果表明，nano Ca/La3:1催化劑活性最高。然后采用響應(yīng)曲面設(shè)計(jì)法對nanoCa/La3:1進(jìn)行最佳反應(yīng)條件優(yōu)化。結(jié)果顯示：溫度65℃、醇油摩爾比21.64:1、催化

6、劑用量8 wt.%、反應(yīng)時(shí)間125.55 min為最優(yōu)條件，在此條件下通過回歸方程計(jì)算，理論甲酯含量為90.5%。驗(yàn)證性結(jié)果為92.7%。表明nanoCa/La3:1可在溫和的條件下催化酸值為9.80mg KOH/g的原油。
　?。?）鑒于第三部分的結(jié)論以及SrO與CaO性質(zhì)的相似性，采用浸漬法（I）將SrO引入La2O3中制備Sr/La催化劑，并對催化劑進(jìn)行XRD、CO2-TPD表征，比較這些催化劑在催化麻瘋樹籽油制備生物柴油中