乌桕梓油制备生物柴油的研究

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1、n女{UDC《g——#{—＆M生i!i＆一博士学位论文呈担挂擅劁叠生物紫酒鲤班嚣ResearchofBiodieselProductionfromChineseTaliowKernel0n陈文伟指导教师姓名：———————直菌擅——熬撞——————一—————亩且太芏生壹鞋兰堂瞳————一申请学位级别：——监—±一专业名称：jL垦』生_兰L论文提交日期：—垫盟生堕且论文答辩日期：』鲤生生—且学位授子单位和日期：—直星盔堂——————型丛丝巳—旦—旦答辩委员会主席：色竺墨=基评目^————一oo六年月摘要生物柴油是优质的石化柴油

2、替代品，典型“绿色能源”，是以大豆和油菜籽等油料作物、油棕和黄连木等油料林木果实、工程微藻等油料水生植物以及动物油脂、废餐饮油等为原料制成的液态燃料。它具有含硫量极低、芳香烃含量少、含氧量高、十六烷值高、闪点高和废气逸出少等优点。目前生物柴油产业化的主要问题是原料问题。乌桕[Sapiumsebiferum(L．)Roxb．]，又名蜡子树、木油树，大戟科乌桕属，落叶乔木，其种子含油量高，出油率高达40％以上，为我国四大木本油料植物(乌桕、油茶、油桐和核桃)之一。乌桕全身都是宝，仅从其种子中提取得来乌桕油(乌柏油包括存在于乌桕种子

3、外壳的蜡质油脂，简称乌桕皮油或乌桕脂，和存在于种子壳内的液状油脂，简称乌桕梓油或桕油)可用作食用油源、工业油源，又可作为动力油源，是～种取之不尽的可再生油源。大力种植乌桕油料作物，发展成生物能源供应地，对解决“三农”问题有重大的意义，即可以增加农民收入，提高农民的生活水平，又能够带动农村及周边地区的经济社会发展，为和振兴农业发挥了重要作用。本论文采用乌桕梓油为原料制备生物柴油，进行乌桕梓油的原料特性、预处理、甲酯化反应及其副产物甘油的分离纯化和生物柴油特性的研究，重点研究了采用纳米磁性固体催化剂和固定化包衣酶催化的二种制备方法

4、。I．乌桕梓油的理化性能指标和脂肪酸组成是其能否制备或作为石化柴油替代燃料的关键。本文采用气相色谱仪和常规分析仪器对乌桕梓油的理化性能指标和脂肪酸组成进行了测定与分析，结果发现乌桕梓油主要由18碳链的脂肪酸组成，在研究过程中新发现了两种脂肪酸(月桂烯酸和十一烷酸)。2．原料乌桕梓油的粘度太大和酸价较高，需要经过脱胶和脱酸处理才能用来制备生物柴油。采用二次回归正交旋转组合设计乌桕梓油脱胶实验，并用SAS软件对试验结果进行处理。获得乌桕梓油脱胶数学模型为：Y=20．1713+0．9633x1．6．2751x2．0．6357x3+3

5、．1409x12_1．2338x1X2+3．5527xd+1．4160x32最佳脱胶工艺条件为：磷酸量为0．14％，加水量为4．1％，脱胶温度为70。C，在此条件下的乌桕梓油磷脂含量为17．16mg／kg。影响乌桕梓油脱胶效果的主次因南昌大学博士论文素顺序为：磷酸量、脱胶温度、加水量。通过正交实验，设计乌桕梓油碱炼脱酸。获得最佳工艺条件为：超碱量为0．1％，碱液浓度为120Be(8．07)，碱炼温度65。C。3．纳米磁性固体催化剂是将固体催化剂进行磁性修饰，即在固体催化剂上负载磁性基质，使其具有磁性和碱性催化的双重功能。采用纳

6、米磁性固体催化剂制各生物柴油可免去常用的化学均相催化剂所造成的腐蚀设备，易造成三废，污染环境等的不良后果。采用二次回归正交旋转组合设计纳米磁性固体催化剂催化乌桕梓油制备生物柴油实验，并应用SAS软件对试验结果进行处理，得纳米磁性固体催化剂催化乌桕梓油制备生物柴油的数学模型为：y=91．3114+2．5658x1+O．4242x2+2．6758x3+5．865x4-1．6551xtz-0．3738XlX2·1．4664x22-1．0863xlx3-0．49x2x3—2．5389x3Z-1．66xlx4一o．2813xex4-2．

7、1588x3x4-5．5389X42最优化工艺条件：醇油摩尔比10．5：1，反应温度为64。C，纳米磁性固体催化剂用量为4．O％，反应时间为2．7h；酯化率为96．78％。影响酯化率的主次因素顺序为：反应温度、醇油摩尔比、反应时间、催化剂用量。对纳米磁性固体催化剂的使用寿命进行研究，结果表明研制的纳米磁性固体催化剂的稳定性较好，催化剂连续使用4次后，经再生后还可使用，且催化效果基本没有变化；水分对纳米磁性固体催化剂催化活性有严重的不良影响，在使用时原料的水分要严格控制在0．05％以内。4．对纳米磁性固体催化剂催化制备乌桕梓油生

8、物柴油建立数学模型，获得化学反应动力学方程，用来控制化学反应过程。在甲醇过量的情况下，呈现为一级反应，其反应动力学方程为：一鲁：KCT。反应的活化能为32．83kJ／mol，表明纳米磁性固体催化剂催化乌柏梓油制备生物柴油属于容易进行的反应。5．采用表面活性剂进行包衣后的固定化