探析固体碱催化剂的等离子体改性及其用于制备生物柴油的研究

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1、天津大学硕士学位论文固体碱催化剂的等离子体改性及其用于制备生物柴油的研究姓名：冯日华申请学位级别：硕士专业：化学工艺指导教师：李淑芬201006摘要生物柴油是由动植物油脂或长链脂肪酸与甲醇等低碳醇通过酯交换合成的脂肪酸酯，它是一种环境友好型可再生能源，对解决能源短缺和环境问题具有重大意义。目前，用于酯交换反应制备生物柴油的催化剂主要是均相碱催化剂。但是，均相碱催化剂对原料的品质要求严格，且在分离的过程中会产生大量废水，污染环境。为了解决上述问题，开发高效固体碱催化剂用于制备生物柴油受到了人们的广泛关注。本课题组前期工作中自制了C以l复合

2、氧化物和NaAl02／Mgo催化剂用于制备生物柴油，结果表明催化剂的反应活性较高，反应条件温和且易于产物分离，但工业化生产要求催化剂具有更高活性与稳定性。因此，本文采用等离子体技术对课题组前期制得的固体碱催化剂进行改性研究，并将其用于生物柴油的制备。首先考察了原料酸值和水含量对C以l复合氧化物和NaAl02／Mgo催化酯交换反应甲酯收率的影响。结果表明，C以l复合氧化物和NaAl02／Mgo的耐水耐酸性强于均相碱催化剂。此外还考察了催化剂的稳定性，发现C以I复合氧化物连续使用五次，甲酯收率均在90％以上，催化剂NaAl02／Mgo连续使

3、用了4次，甲酯收率从88．3％降至76．O％。采用介质阻挡放电等离子体，以空气为工作介质对固体碱催化剂c以l复合氧化物和NaAl02／MgO进行了处理，考察了工作电压、处理时间、放电间隙等条件对催化剂活性的影响，并优化得到了较适宜的等离子体处理条件。结果表明，等离子体处理前后的C抛l复合氧化物催化剂用于生物柴油的制备时，甲酯收率由改性前的9l-9％提高到了95．9％，而NaAl02／Mgo用于生物柴油的制备时，甲酯收率由改性前的86．3％提高到了92．5％。且二种改性后的催化剂的稳定性均有不同程度的提高。通过IR、BET、XPS、XRD

4、和SEM等手段对改性催化剂进行了表征，结果显示，等离子体改性后催化剂Ca／Al复合氧化物和NaAl02／Mgo的比表面积有不同程度的提高，而晶型结构、表面组成没有发生变化。最后，本文以麻疯果油为原料，C以l复合氧化物为催化剂制备生物柴油，比较了不同的原料油处理工艺对甲酯收率的影响。结果表明，麻疯果油酸值远高于一般食用油。当C以l复合氧化物作为催化剂和麻疯果油作为原料制备生物柴油时，需要首先对麻疯果油进行脱酸、脱胶等预处理，以降低自由脂肪酸和胶质的含量。关键词：生物柴油；等离子体；介质阻挡放电；麻疯果油；预酯化ABSTRACTBiodie

5、selarethemixturcsof咖acidesterssynthetizedbyVegetableoils，锄imalfatorlongchainfa时∽idswithmeth觚olor0therlowcarbonalcoh01．Biodieselis锄environmental仔iendlyrenewable如el，anditcanplayagreatroleinsolvingtheproblemsofeneIjgyshonageandenVironmentalpollution·ThehomogeneouscataIystsa

6、remainlyusedinthetmnsesterificationtoproducebiodiesel．However’也ehighqualit)，requirementt0rawmateriaIsisnecessa拶whenusinghomogeneouscatalysts，锄dalarge锄ountofwastewater，whichisnotbenefitfortheenvironment，isproducedintheprocessesofseparatingthecatalystfbmre∞tionsystem锄dcle明

7、ingproducts．1nordertoovercometheabl0Veproblems，synthesisofbiod．eselwithsolidbaSecatalysthasreceivedextensive甜ention．PreSently，铆okindsofsolidbasecatalysts，i．e．C“AlcompositeoxidesandNaAl02／MgOhaVebeenprcp玳dbyourresearchgroup，Whichcouldbehigll托∞tiVi吼mild诧actionconditions锄de

8、弱yt0be∞paratedf．0rrccyclingiIltheprocessofproductionofbiodiesel．However，higheractivi够鲫dstabilityofuleso