微藻碳基固體酸催化劑的制備及其催化合成生物柴油性能.pdf

1、由于生物質(zhì)資源具有來源廣泛和可再生等特點,開發(fā)利用生物質(zhì)資源以解決能源與環(huán)境問題已成為當今世界的重要課題。生物柴油由于具有與石化柴油相似的理化性質(zhì),及其對環(huán)境友好、可循環(huán)利用的優(yōu)點,被認為是代替石化柴油的最佳選擇。為克服在催化制備生物柴油時均相酸堿催化劑對原料油要求高、不易與產(chǎn)物分離、產(chǎn)生的廢液污染環(huán)境等缺點,實現(xiàn)生物柴油的綠色生產(chǎn),本文以脫脂的微藻殘渣作為生物質(zhì)原料,通過一步原位碳化磺化法與磷酸活化的方法,分別制備了微藻碳基固體酸催化

2、劑。運用X射線衍射(XRD)、X射線光電子能譜分析(XPS)、傅立葉轉(zhuǎn)換紅外光譜(FT-IR)、掃描電子顯微鏡(SEM)、BET、元素分析(EA)和酸堿滴定等手段對催化劑結(jié)構(gòu)與組成進行表征分析,并研究了所制備的催化劑用于催化油脂原料制備生物柴油的性能。
　　一步法制備碳基固體酸催化劑的催化活性結(jié)果表明:硫酸濃度、碳化溫度與碳化時間對催化劑的催化活性均有重要影響,其中硫酸濃度影響最大。該類催化劑的最佳制備條件為在濃硫酸存在下,最佳碳

3、化溫度與時間分別為180℃與2 h,其催化劑具有最高的酸強度以及最好的催化性能,在常壓下80℃下催化油酸與甲醇的酯化反應,油酸轉(zhuǎn)換率達到98％以上。常壓下催化三油酸甘油酯與甲醇的酯交換反應中,生物柴油的收率達到23.1%,封閉反應釜中130℃下反應12 h后生物柴油的收率達到99.5%。而Amberlyst-15催化時油酸轉(zhuǎn)換率為85.77%,常壓下酯交換生物柴油收率為8.30%。在催化劑的重復利用時,催化劑活性明顯降低,但是催化劑在批

4、次反應后用濃硫酸與熱水洗滌過濾后,催化活性恢復。
　　另外,采用磷酸活化法所制備碳基固體酸催化劑的催化活性結(jié)果表明,制備過程的各工藝參數(shù)對催化劑催化活性均有影響。催化劑的最佳制備條件為:微藻渣重量與30%磷酸體積比為1:6,最佳碳化溫度與時間分別為250℃與2 h,最佳磺化溫度與時間分別是90℃和12 h。封閉反應釜中120℃下反應5 h后,酯交換反應生物柴油的收率為99.80%,催化活性高于一步法所制備的催化活性最好的催化劑。催