微波輻射下負(fù)載型固體堿催化蓖麻油制備生物柴油.pdf

1、在社會經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的今天，化石燃料以其應(yīng)用領(lǐng)域廣、消耗量大等特點(diǎn)占據(jù)著能源產(chǎn)業(yè)的支柱地位，但是由于其不可再生且存在環(huán)境問題，化石燃料面臨著消耗殆盡和被時(shí)代所淘汰的危險(xiǎn)。此時(shí)，尋找環(huán)境友好型和可再生性的可替代能源被推到了前所未有的全球性探索的高度。目前，生物柴油做為可再生資源出現(xiàn)在工業(yè)化生產(chǎn)的舞臺，同時(shí)具有應(yīng)用價(jià)值的新能源還有核能、光能和風(fēng)能等。生物柴油，學(xué)名為脂肪酸單酯，是可再生原料進(jìn)行酯交換反應(yīng)生成的脂肪酸甘油三酸酯(TGs)，如植物

2、油（例如，菜籽油，葵花籽油或豆油）與甲醇發(fā)生酯交換反應(yīng)形成生物柴油，主要成份為脂肪酸甲酯(FAME)。在工業(yè)應(yīng)用中，是以堿均相催化制備生物柴油。但是，這種方法的一個(gè)缺憾是將酯相純化后堿液的后處理困難。此時(shí)，非均相固體堿催化劑的優(yōu)點(diǎn)就凸顯了出來，不僅消除了產(chǎn)物分離困難的問題（以及隨之產(chǎn)生的堿性廢液的后處理問題），而且實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)的連續(xù)性操作。
　　本文以蓖麻油為原料油，通過研究不同的固體堿催化劑來制備生物柴油，主要內(nèi)容分為以下三

3、部分:
　　1、以NaOH/CaO固體堿為催化劑催化蓖麻油制備生物柴油
　　在本實(shí)驗(yàn)中，我們以蓖麻油做為制備生物柴油的原料油，以NaOH/CaO固體堿為催化劑，在微波輻射下與甲醇進(jìn)行酯交換反應(yīng)制備生物柴油。對于一個(gè)可逆反應(yīng)，反應(yīng)物醇油摩爾比、反應(yīng)溫度、催化劑用量（占油質(zhì)量）及反應(yīng)時(shí)間都影響著產(chǎn)率的大小。為了確定它們的影響程度，本實(shí)驗(yàn)中專門設(shè)計(jì)了四因素三水平的正交實(shí)驗(yàn)，通過一系列的化學(xué)反應(yīng)來確定制備生物柴油的最優(yōu)條件。實(shí)驗(yàn)結(jié)果

4、證明，在微波輸出功率為300W的條件下，將甲醇與蓖麻油按12∶1的比例進(jìn)行混合，加入3wt％的催化劑用量，設(shè)定反應(yīng)溫度為65℃，待反應(yīng)進(jìn)行了15min后結(jié)束本實(shí)驗(yàn)，通過三組平行反應(yīng)得到反應(yīng)的平均轉(zhuǎn)化率為97.41％。
　　2、以Fe-CaO氧化物固體堿催化蓖麻油制備生物柴油
　　研究了蓖麻油和甲醇在微波輻射下，以Fe-CaO氧化物做為固體堿催化劑進(jìn)行酯交換反應(yīng)制備生物柴油的工藝。完成了Fe-CaO氧化物固體堿催化劑的焙燒溫度

5、和Ca∶ Fe摩爾比的優(yōu)化實(shí)驗(yàn)，得出了最優(yōu)催化性能催化劑的制備條件，并對制備出的催化劑進(jìn)行了XRD、FT-IR、BET、TG-DSC、SEM表征。對于蓖麻油與甲醇的酯交換反應(yīng)，考察了微波輸出功率、醇油摩爾比、催化劑用量（占油質(zhì)量）及反應(yīng)時(shí)間對酯交換反應(yīng)的影響。并通過正交優(yōu)化實(shí)驗(yàn)，確定了最優(yōu)反應(yīng)條件，其結(jié)果為:微波輸出功率為300W、甲醇與蓖麻油摩爾比為12∶1，催化劑用量為3wt％，反應(yīng)時(shí)間為15 min。在此條件下酯交換反應(yīng)的平均轉(zhuǎn)化

6、率可達(dá)到97.89％。
　　3、以Co-CaO氧化物固體堿催化蓖麻油制備生物柴油
　　以蓖麻油為原料油，Co-CaO氧化物固體堿為催化劑，在微波條件下進(jìn)行酯交換反應(yīng)制備生物柴油。研究中，我們以不同焙燒溫度焙燒用Co(NO3)2·6H2O浸漬過的CaO得到一系列不同的Co-CaO氧化物固體堿樣品。并通過FT-IR、BET和TG-DSC對樣品進(jìn)行表征，得出Co-CaO氧化物固體堿催化劑的最優(yōu)制備條件，通過控制反應(yīng)條件得出單因素對