聚离子液体固体碱催化制备生物柴油的性能研究

《聚离子液体固体碱催化制备生物柴油的性能研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、天津大学硕士学位论文聚离子液体固体碱催化制备生物柴油的性能研究StudyonPolyIonicLiquidSolidBaseforBiodieselProduction学科专业:化学工程研究生:王玉梅指导教师:姜斌研究员天津大学化工学院2017年5月万方数据独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得天津大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明

2、确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名:签字日期:年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权天津大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名:王玉梅导师签名:签字日期:年月日签字日期:年月日万方数据摘要生物柴油是一种绿色可再生燃料油，对解决化石燃料危机以及环境恶化问题具有重要意义。为了解决传统固体碱催化剂在使用

3、过程中的浸出以及遇空气中二氧化碳和水的失活问题。本文利用聚离子液体结构的可设计性，采用自由基聚合方式制备了超疏水聚离子液体固体碱，并以大豆油和甲醇为原料催化制备生物柴油，探究了聚离子液体固体碱的催化性能、稳定性等问题。采用自由基聚合和阴离子交换两步法制备聚离子液体固体碱，并采用傅里叶红外(FT-IR)光谱、X射线光电子能谱(XPS),扫描电子显微镜(SEM),透射电子显微镜(TEM),固体X射线衍射(XRD),物理吸附，热重分析(TG)和静态接触角测量仪等方法对所制备的聚离子液体固体碱催化剂进行了表征，揭示了催化剂的化学组成、结构特征及表

4、面润湿性。在制备生物柴油的研究中，首先对精制原料大豆油进行了理化性质研究，随后对聚离子液体固体碱催化大豆油制备生物柴油的性能进行了研究，利用单因素实验和响应曲面法相结合的方式对操作条件醇油摩尔比、催化剂用量以及反应时间对转化率的影响进行了优化。结果表明当醇油摩尔比为21:1，催化剂用量为大豆油质量的9.15%，反应时间为9.33h时，生物柴油收率为96.32%。并且聚离子液体固体碱的循环使用性较好，没有金属的浸出，循环使用5次后其转化率仍在85%以上。除此之外，由该催化剂制备的生物柴油性能符合欧洲标准EN14214和美国标准ASTMD67

5、51。动力学研究表明，在假定该反应为拟一级反应时，其在最优条件下的反应速率常数K为0.2347，活化能Ea为69.95KJ/mol，指前因子为1.78×1010h-1，动力学模型为：dcA369.95-rkcAcB0.2347CA1.78×1010eRTCA。dt关键词:超疏水，聚离子液体，生物柴油，转酯化，催化I万方数据ABSTRACTBiodieselisakindofrenewableenergy,whichisofgreatsignificancetosolvetheproblemoffossilfuelcrisisa

6、ndenvironmentdegradation.Thephonomenonofleachinganddeactivationcausedbycarbondioxideandwaterinairoccurredwhenthetraditionalsolidbasecatalystwasusedtoproductthebiodiesel.Inordertosolvetheproblem,basedonthedesignabilityofPIL,anovelsuperhydrophobicporouspoly(ionicliquid)(PIL

7、)solidbasecatalystwaspreparedbyradicalpolymerizationwithasubsequentanionexchangeprovidingalkalicatalysis.Inaddition,thecatalyticperformanceofthePILcatalystwasevaluatedbythetransesterificationofsoybeanoilwithmethanoltoproducebiodiesel.Tobeginwith,thephysicalandchemicalprop

8、ertiesofrefinedsoybeanoilwereinvestigated.Then,thePILcatalystwassynthesizedbytwo-stepreactioninc