基于餐饮废油乙酯生物柴油的制备及其润滑性能研究

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1、合肥工业大学硕士学位论文餐饮废油乙酯生物柴油的制备及其润滑性能研究姓名：汪向阳申请学位级别：硕士专业：化学工程指导教师：胡献国20100401餐饮废油乙酯生物柴油的制备及其润滑性能研究摘要生物柴油具有与石化柴油相近的燃烧特性，作为一种清洁、可再生的石化柴油替代燃料已备受关注。目前制约生物柴油商业化大批量生产的瓶颈问题是其生产成本高，包括原料成本高，制备工艺路线复杂。餐饮废油的主要成分是动植物油，以餐饮废油为原料制备生物柴油，不仅可以降低生物柴油的成本，同时在食品安全以及环境保护方面，都具有积极的意义。本

2、学位论文开展了以餐饮废油和乙醇为原料，制备乙酯生物柴油的研究。考察了餐饮废油前处理工艺、酯交换反应及其动力学、生物柴油理化特性和润滑特性。(1)考察了餐饮废油的理化特性和脱水后餐饮废油的衰败过程。结果表明，随着储存时间的延长，餐饮废油酸值不断升高，密度逐渐降低，储存15天后餐饮废油的性质趋于稳定。(2)研究了餐饮废油的脱色和降酸工艺。结果表明，用高岭土对餐饮废油脱色的最佳工艺条件是：高岭土添加量为餐饮废油质量的10wt％，脱色温度为80℃，脱色时间为30min；通过对萃取、碱炼、预酯化三种降酸方法的比较

3、，确定硫酸催化酯化法是最有效的降酸方法。其最佳工艺条件是：醇酸摩尔比20：1，催化剂用量为油重的2．0wt％，反应温度为90℃，反应时间为1h。在此条件下游离脂肪酸转化率达到90．65％。(3)研究了餐饮废油与乙醇在KOH催化剂作用下进行酯交换反应的工艺，以及助溶剂体系下的该酯交换反应动力学。结果表明，餐饮废油与乙醇酯交换最佳工艺条件为：醇油摩尔比为12：l，反应温度为78℃，反应时间为1．5h，催化剂用量为油重的1．25％：利用四氢呋喃做助溶剂能形成稳定的均相体系可将餐饮废油转化率提升至90％左右，此

4、时，餐饮废油与乙醇酯交换反应的为准二级反应，活化能为7．056kJ／mol。(4)研究了餐饮废油乙酯生物柴油的理化性能和稳定性。结果表明，生物柴油的主要指标符合国家标准。但由于生物柴油的粘度高和燃烧热值低等指标的限制，柴油中乙酯生物柴油的调和比不宜高于20％；生物柴油在一定范围内含水量越少、储存温度越低，其稳定性越好。生物柴油在较高温度下，易于氧气发生反应，导致生物柴油酸值升高，粘度增大。添加抗氧剂A能在明显提高生物柴油的氧化稳定性。(5)通过MQ．800型四球摩擦磨损试验机评定了生物柴油的润滑性。结果

5、表明，生物柴油的润滑性优于04柴油。采用SEM和XPS对摩擦副的表面形貌、元素组成及价态进行了分析。研究发现：在摩擦过程中生物柴油的极性脂肪酸乙酯分子以物理吸附和化学吸附的形式参与形成了边界润滑膜，并在摩擦副表面生成具有润滑作用的聚酯膜。关键词：乙酯生物柴油，餐饮废油，前处理，酯交换，稳定性，润滑性PreparationandLubricityofEthylEsterBiodieselfromWasteCookingOilAbstractBiodieseliSsimilartoconventionalp

6、etrodieselinthecombustioncharacteristics，anditispaidamoreattentiononacleanandrenewablealternativeenginefuel．Themainobstacleinbiodieselapplicationisfromtheproductioncost，especiallyintherawmaterialsupplyandcomplexproductionprocesses．Whilethewastecookingoil

7、ssuchasanimalfatandvegetableoilareverycheap，itwillbehelpfulinfoodsafeandfriendlyinenvironmentprotectionifthewastecookingoilsareproducedintobiodiesel．ItWasdetailedthepre-treatmentofwastecookingoil，kineticsofbiodieselpreparationwithcosolvent，thephysico—che

8、micalperformancesofbiodieselandthelubricityofbiodieselinthepresentthesis．Themainresearchcontentsareasfollows：(1)Thephysico—chemicalperformancesofwastecookingoilwerestudied．Theresultsshowedthattheacidvalueanhydrouswastecook