离子液体催化制备生物柴油的比较研究

论文摘要

目的：以棉籽油为原料,进行离子液体、氢氧化钠和脂肪酶作为催化剂制备生物柴油的工艺比较研究,以脂肪酸甲酯的收率为指标,考察了影响酯交换反应的因素,通过正交实验得到离子液体催化酯交换反应的优化工艺条件。方法：分别使用离子液体、氢氧化钠和脂肪酶作为催化剂催化棉籽油制备生物柴油。利用薄层层析色谱和高效液相色谱对生物柴油进行定性、定量分析,并获得其收率。通过单因素多水平实验及正交实验优化酯交换反应的工艺条件,比较分析各种催化剂的催化效果、稳定性、经济性及环境友好性。结果：1.棉籽油在离子液体[Bmim]OH催化下,酯交换反应制取生物柴油的影响因素依次为：醇油摩尔比>催化剂用量>反应时间>反应温度；[Bmim]OH催化制备生物柴油的优化条件是醇油摩尔比7：1,催化剂用量3.5%,反应时间50min；反应温度55℃；在该条件下脂肪酸甲酯的收率在91.7%-93.5%之间,离子液体[Bmim]OH性质稳定,能重复使用6次以上。2.棉籽油在离子液体[Emim]OH催化下,酯交换反应制取生物柴油的影响因素依次为：醇油摩尔比>反应温度>反应时间>催化剂用量；[Emim]OH催化制备生物柴油的优化条件是醇油摩尔比6：1,催化剂用量3.5%,反应时间50min；反应温度55℃；在该条件下脂肪酸甲酯的收率在89.8%-90.7%之间；离子液体[Emim]OH性质稳定,能重复使用6次以上。3.棉籽油在NaOH催化下,酯交换反应制取生物柴油的影响因素依次为：醇油摩尔比>反应时间>催化剂用量>反应温度；NaOH催化制备生物柴油的优化条件是醇油摩尔比7：1,催化剂用量1.4%,反应时间60min,反应温度55℃;在该条件下脂肪酸甲酯的收率在89.7%-90.9%之间。4.棉籽油在生物酶Nov435催化下,酯交换反应制备生物柴油的工艺条件是：醇油摩尔比为3.5：1、酶用量为10%、反应温度为50℃、转速为160r/min,反应时间24h,在此条件下进行酶催化制备生物柴油的验证实验,实验表明脂肪酸甲酯收率均在90%以上,而且酶催化剂处理后能重复利用。结论：1.利用离子液体、氢氧化钠和生物酶催化制备了棉籽油生物柴油,利用高效液相色谱和薄层层析色谱定性、定量分析了产物。2.运用单因素多水平实验及正交实验分析醇油摩尔比、催化剂用量、反应时间等因素对酯交换反应的影响,并获得四种催化剂催化制备棉籽油生物柴油的优化反应条件。3.通过对催化剂催化性能、稳定性、经济性及环境友好性的比较,表明离子液体是生物柴油制备工艺中较优越的催化剂。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 离子液体发展简史
• 1.2 离子液体的特性及分类
• 1.2.1 离子液体的特性
• 1.2.2 离子液体的分类
• 1.3 离子液体的主要应用领域
• 1.3.1 离子液体在有机合成中的应用
• 1.3.2 离子液体在萃取分离中的应用
• 1.3.3 离子液体在电化学中的应用
• 1.4 生物柴油概述
• 1.5 生物柴油的制备技术
• 1.5.1 物理方法
• 1.5.2 化学方法
• 1.6 离子液体催化剂及其在生物柴油制备中的应用
• 1.6.1 Brφsted酸性离子液体催化剂
• 1.6.2 碱性离子液体催化剂
• 1.7 本论文的研究目的与意义
• 第二章 实验材料与仪器
• 2.1 主要实验仪器
• 2.2 主要实验材料
• 2.3 主要试剂配制
• 第三章 实验方法
• 3.1 棉籽油主要理化性质分析
• 3.2 生物柴油制备
• 3.2.1 棉籽油的酯交换反应式
• 3.2.2 氢氧化钠催化制备生物柴油
• 3.2.3 生物酶催化制备生物柴油
• 3.2.4 离子液体催化制备生物柴油
• 3.3 实验总体设计方案
• 3.4 产物分析
• 3.4.1 产物分析条件
• 3.4.2 产物分析方法
• 第四章 结果与讨论
• 4.1 棉籽油主要理化性质的测定结果
• 4.2 氢氧化钠催化制备生物柴油工艺条件的初步研究
• 4.2.1 醇油摩尔比对酯交换反应的影响
• 4.2.2 催化剂用量对酯交换反应的影响
• 4.2.3 反应时间对酯交换反应的影响
• 4.2.4 反应温度对酯交换反应的影响
• 4.2.5 正交实验优化条件
• 4.3 生物酶Nov435催化制备生物柴油工艺条件的初步研究
• 4.3.1 醇油摩尔比对酯交换反应的影响
• 4.3.2 催化剂用量对酯交换反应的影响
• 4.3.3 反应时间对酯交换反应的影响
• 4.3.4 反应温度对酯交换反应的影响
• 4.4.5 搅拌速度对酯交换反应的影响
• 4.3.6 生物Nov435的重复使用
• 4.4 离子液体[Bmim]OH催化制备生物柴油工艺条件的初步研究
• 4.4.1 醇油摩尔比对酯交换反应的影响
• 4.4.2 催化剂用量对酯交换反应的影响
• 4.4.3 反应时间对酯交换反应的影响
• 4.4.4 反应温度对酯交换反应的影响
• 4.4.5 正交实验优化条件
• 4.4.6 [Bmim]OH的稳定性
• 4.5 离子液体[Emim]OH催化制备生物柴油工艺条件的初步研究
• 4.5.1 醇油摩尔比对酯交换反应的影响
• 4.5.2 催化剂用量对酯交换反应的影响
• 4.5.3 反应时间对酯交换反应的影响
• 4.5.4 反应温度对酯交换反应的影响
• 4.5.5 正交实验优化条件
• 4.5.6 [Emim]OH的稳定性
• 4.6 生物柴油的定性定量分析结果
• 4.6.1 薄层层析结果
• 4.6.2 脂肪酸甲酯色谱分离与定量、定性分析
• 4.7 实验结果与分析
• 第五章 结论
• 参考文献
• 作者简介
• 致谢
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