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固体碱法制备生物柴油

2020-11-29阅读(781)

固体碱法制备生物柴油

论文摘要

在工业、运输业日益发达的今天,人类对柴油的消耗与日俱增,因此人类面临柴油燃烧后的排放物对大气的污染和石油资源的日益枯竭两大难题。所以,寻找环境污染小,可再生的能源的任务刻不容缓。生物柴油便是这样一种能源,它来自可再生的植物油或动物脂肪,并且能降低空气污染物以及CO2的排放。目前,世界各国纷纷投入生物柴油的研究和生产中,我国生物柴油的研究虽然刚刚开始,但发展的潜力很大。生物柴油的制备和生产技术多种多样,新的技术方法也是层出不穷。论文首先介绍了K2O/Al2O3固体碱催化剂的制备,其最佳制备条件为:KNO3的负载量（质量分数）35%,700℃下焙烧5 h。采用傅里叶变换红外光谱、X射线衍射和Hammett滴定对催化剂进行了表征,表征结果显示,KNO3在Al2O3表面分散形成的Al—O—K物种和KNO3高温分解产物K2O为反应提供了活性位。研究了KNO3/Al2O3固体碱催化剂的焙烧温度和KNO3负载量对酯交换反应的影响。论文研究了醇油摩尔比,催化剂含量,微波火力以及微波辐射时间（反应时间）等因素对微波加热条件下的酯交换反应的影响。并分别优化了NaOH催化、KNO3/Al2O3固体碱催化剂催化,微波加热条件下的酯交换反应。采用KNO3/Al2O3固体碱催化剂时,优化的反应工艺参数为:微波输出功率360 W,反应时间35 min,催化剂质量分数6%,甲醇与大豆油的摩尔比13,在该条件下,大豆油的转化率达到97.5%。与水浴加热方式对比,采用微波辐射加热方式,反应时间明显缩短,能耗减少。本论文所制得的生物柴油已经达到美国标准ASTMPS 121-99。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 1 前言
  • 1.1 生物柴油的发展现状
  • 1.1.1 生物柴油的发展背景
  • 1.1.2 生物柴油简介
  • 1.1.3 国内外生物柴油的发展情况
  • 1.2 生产生物柴油的原料
  • 1.3 生物柴油的制备方法
  • 1.3.1 稀释
  • 1.3.2 热裂解
  • 1.3.3 微乳化
  • 1.3.4 酯交换
  • 1.4 生物柴油的定量分析方法
  • 1.4.1 国内外定量分析方法概述
  • 1.4.2 本研究的定量分析方法
  • 1.5 生产生物柴油的新技术工艺
  • 1.6 本论文研究目的及内容
  • 1.6.1 本论文研究目的
  • 1.6.2 本论文研究内容
  • 2 材料与方法
  • 2.1 主要实验仪器及药品
  • 2.1.1 实验仪器
  • 2.1.2 实验药品
  • 2.2 原料选择及原料分析
  • 2.3 固体碱催化剂的制备
  • 2.4 固体碱催化剂的表征方法
  • 2.5 不同加热条件、不同催化剂催化的酯交换反应的实验方法
  • 2.5.1 水浴加热条件下NaOH催化的酯交换反应
  • 2O/Al2O3固体碱催化剂催化、水浴加热条件下的酯交换反应'>2.5.2 K2O/Al2O3固体碱催化剂催化、水浴加热条件下的酯交换反应
  • 2.5.3 微波加热条件下NaOH催化的酯交换反应
  • 2O/Al2O3固体碱催化剂催化的酯交换反应'>2.5.4 微波加热条件下K2O/Al2O3固体碱催化剂催化的酯交换反应
  • 2O/Al2O3固体碱催化剂的重复使用'>2.5.5 K2O/Al2O3固体碱催化剂的重复使用
  • 2.6 产物的分析方法
  • 2.6.1 甘油比色法
  • 2.6.2 液相色谱法
  • 2.7 生物柴油性质的分析方法
  • 2.7.1 密度
  • 2.7.2 酸值
  • 2.7.3 粘度
  • 2.7.4 游离甘油和总甘油
  • 3 结果与讨论
  • 3.1 固体碱催化剂的表征结果
  • 3.1.1 FTIR表征结果
  • 3.1.2 XRD表征结果
  • 3.1.3 催化剂的碱强度和碱量分布
  • 3.1.4 热重分析结果
  • 3.2 固体碱催化剂的制备条件的优化
  • 3.2.1 焙烧温度的影响
  • 3.2.2 负载量的影响
  • 3.3 水浴加热条件下NaOH催化的酯交换反应的优化
  • 3.3.1 正交实验条件优化
  • 3.3.2 NaOH催化的酯交换反应机理
  • 3.3.3 NaOH催化的酯交换反应的缺点
  • 2O/Al2O3催化的酯交换反应条件优化'>3.4 水浴加热条件下K2O/Al2O3催化的酯交换反应条件优化
  • 3.4.1 正交实验条件优化
  • 3.4.2 固体碱催化的酯交换反应机理
  • 3.5 微波加热条件下NaOH催化的酯交换反应条件优化
  • 3.5.1 影响微波加热条件下NaOH催化的酯交换反应因素的讨论
  • 3.5.2 微波加热条件下NaOH催化的酯交换反应条件优化
  • 2O/Al2O3催化、微波加热条件下的酯交换反应'>3.6 K2O/Al2O3催化、微波加热条件下的酯交换反应
  • 2O/Al2O3催化、微波加热条件下的酯交换反应因素的讨论'>3.6.1 影响K2O/Al2O3催化、微波加热条件下的酯交换反应因素的讨论
  • 2O/Al2O3催化、微波加热条件下的酯交换反应的优化'>3.6.2 K2O/Al2O3催化、微波加热条件下的酯交换反应的优化
  • 3.6.3 与水浴加热方式和NaOH催化的比较
  • 2O/Al2O3固体碱催化剂的重复使用情况'>3.7 K2O/Al2O3固体碱催化剂的重复使用情况
  • 3.8 生物柴油性质的分析结果
  • 3.8.1 生物柴油酸值测定结果
  • 3.8.2 生物柴油密度测定结果
  • 3.8.3 生物柴油粘度测定结果
  • 3.8.4 游离甘油和总甘油测定结果
  • 3.8.5 生物柴油结构分析
  • 4 结论
  • 5 展望
  • 6 参考文献
  • 7 攻读硕士学位期间发表论文情况
  • 8 致谢

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