废煎炸油的甲酯化研究

论文摘要

目前,生物柴油的主要生产方法是使用NaOH等强碱作为均相碱催化剂,催化脂肪酸甘油脂（动植物油脂的主成分）和甲醇进行酯交换反应制备脂肪酸甲酯。虽然该技术比较成熟,但还是存在反应产生皂化导致分离困难、需水洗除掉碱催化剂而产生大量碱性废水造成环境污染等缺点。采用非均相固体催化剂可以避免上述问题的产生,因此该类催化剂催化酯交换反应制备生物柴油对生物柴油的推广有着重要的意义。通过气质联用,发现阳离子树脂催化大豆油和甲醇酯交换反应得到的产物和NaOH催化大豆油和甲醇酯交换反应得到的产物中各组分的气相色谱的保留时间和峰形基本一致。通过质谱图可以确定,最主要的四个组分具体的结构为油酸甲酯C17H33COOCH3（分子量296）、亚油酸甲酯C17H31COOCH3（分子量294）、硬脂酸甲酯C17H35COOCH3（分子量298）和棕榈酸甲酯C15H31COOCH3（分子量270）。本论文用NKC-9树脂和732树脂对大豆油和甲醇酯交换反应的催化效果进行了测试,发现NKC-9的催化效果更好。采用正交实验法对预处理后的豆油进行酯化条件的优化实验,得出影响酯化效果的因素依次是反应温度、反应时间、催化剂的量、油醇质量体积比。在最佳实验条件下进行的验证实验表明,在油醇质量体积比为1:0.8、反应温度为70℃、反应时间为4h、催化剂用量为油重的14%下进行的酯交换反应,所得产品经过减压蒸馏处理后得到的生物柴油样品经GC分析甲酯含量占94.4%左右。在以上实验基础之上重点研究了酯交换反应动力学,得到了一定结果。根据自己的计算表明豆油与甲醇合成脂肪酸甲酯的活化能E约为10.5KJ/mol.我们用催化效果较好的NKC-9树脂用于废油酯甲酯化的工艺研究,也取到了较好的催化效果,树脂经过再生催化活性降低较小。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 文献综述
• 1.1 废弃油脂
• 1.1.1 废弃油脂的定义
• 1.1.2 我国废弃油脂的现状
• 1.1.3 废油脂的预处理
• 1.1.4 废油脂在制备生物柴油中的一些案例
• 1.2 生物柴油的性质
• 1.2.1 生物柴油的定义
• 1.2.2 生物柴油的特点
• 1.3 生物柴油的检测方法
• 1.3.1 气相色谱法
• 1.3.2 液相色谱
• 1.3.3 凝胶渗透色谱
• 1.3.4 近红外光谱
• 1.4 生物柴油的制备方法
• 1.4.1 直接混合法
• 1.4.2 微乳液法
• 1.4.3 高温裂解法
• 1.4.4 酯交换法
• 1.4 酯交换反应机理和动力学参数
• 1.4.1 酯交换反应机理
• 1.4.2 碱催化反应机理
• 1.4.3 酸催化反应机理
• 1.4.4 酶催化酯交换反应机理
• 1.4.5 超临界酯交换反应机理
• 1.4.6 阳离子树脂酯交换反应机理
• 1.4.7 酯交换反应动力学参数
• 第2章 原料理化性质和分析方法的建立
• 2.1 实验部分
• 2.1.1 实验材料及实验仪器
• 2.1.2 实验流程
• 2.1.3 甲酯化装置
• 2.1.4 树脂的活化和再生
• 2.1.5 测定分析方法
• 2.2 结果与讨论
• 2.2.1 豆油的理化性质
• 2.2.3 不同树脂的催化效率
• 2.3 本章小结
• 第3章 商用大孔阳离子型树脂催化大豆油和甲醇的酯交换反应制备脂肪酸甲酯的研究
• 3.1 实验试剂与仪器
• 3.1.1 实验所用原料
• 3.1.2 实验所用仪器和测定方法
• 3.2 实验装置
• 3.3 试验方法
• 3.3.1 单因素试验
• 3.3.2 正交实验
• 3.3.3 催化剂重复使用的反应
• 3.4 结果与讨论
• 3.4.1 单因素试验
• 3.4.2 正交实验结果与分析
• 3.4.3 催化剂重复使用的反应
• 3.5 本章小结
• 第4章 酯交换反应动力学的探讨
• 4.1 实验部分
• 4.1.1 实验所用原料
• 4.1.2 实验所用仪器和测定方法
• 4.2 实验装置
• 4.3 实验方法
• 4.4 实验结果与讨论
• 4.5 本章小结
• 第5章 商用大孔阳离子型树脂催化废煎炸油和甲醇的酯交换反应研究
• 5.1 实验部分
• 5.1.1 实验所用原料
• 5.1.2 实验所用仪器和测定方法
• 5.2 实验装置
• 5.3 实验方法
• 5.3.1 废煎炸油的预处理
• 5.3.2 废煎炸油的理化性质的测定
• 5.3.3 NKC-9催化废煎炸油与甲醇的酯交换反应
• 5.3.4 催化剂重复使用的反应
• 5.4 结果与讨论
• 5.4.1 废煎炸油的理化性质
• 5.4.2 催化剂NKC-9在不同反应条件下的催化活性
• 5.5 本章小结
• 第6章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 未来工作展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读学位期间的研究成果