一種用于制備生物柴油的催化劑及制備方法及用途技術

本發明專利技術公開了一種用于制備生物柴油的催化劑及制備方法及用途，制備步驟為：(1)將用蒸餾水洗凈的鮑魚殼；干燥，煅燒，粉碎，過篩，得到白色粉末；(2)將白色粉末浸沒于無水乙醇中，浸泡；(3)將步驟(2)獲得的懸濁液于超聲波條件下，超聲，再攪拌；(4)將步驟(3)獲得的懸濁液加入硅酸鈉，攪拌；過濾，固體用蒸餾水洗滌，干燥，得到白色粉末狀用于制備生物柴油的催化劑。本發明專利技術的效果是催化劑的改性過程簡單、成本低廉、操作方便，且催化劑活性顯著提高，生物柴油產率達到92％以上，催化劑重復使用性能較好催化劑4次重復使用后產率仍在83％。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種提高用于制備生物柴油的CaO固體堿催化劑催化性能的方法。
技術介紹
進入21世紀以來，能源的可持續穩定供應與環境污染已成為制約社會可持續發 展的主要因素。世界各國非常重視環境友好的可再生能源的開發和利用。各種生物質能、 太陽能和其他可再生能源將取代石油和煤炭，逐步成為未來的主要能源。生物柴油屬于生 物質能中的一種，因其具有諸多優點，在過去的幾十年中受到廣泛關注。 目前，工業上生物柴油的主要生產過程是利用甲醇等短鏈醇與動植物油脂在 NaOH、KOH、H2SO4等催化劑存在條件下發生均相酯交換反應，但這種方法通常會存在設備腐 蝕、產物難分離，催化劑難回收等問題，同時還會產生大量廢水。因此，開發綠色、高效的催 化劑成為亟需解決的問題。 利用非均相催化劑生產生物柴油是近年來研宄的熱點之一，但催化產率不如均相 催化劑是阻礙其工業化應用的主要瓶頸之一。在眾多非均相催化劑中，CaO由于來源廣泛、 成本低廉且制備生物柴油的催化活性較高受到了很大的關注，很多學者利用蛋殼、軟體動 物的殼作為CaO的來源。但這些CaO催化劑由于比表面積較小，總堿度較低，所以在催化合 成生物柴油過程中，活性不是太高。
技術實現思路
本專利技術的目的是克服現有技術的不足，提供一種用于制備生物柴油的催化劑。 本專利技術的第二個目的是提供一種用于制備生物柴油的催化劑的制備方法。 本專利技術的第三個目的是提供一種用于制備生物柴油的催化劑的用途。 本專利技術的技術方案概述如下： 一種用于制備生物柴油的催化劑的制備方法，包括以下步驟： ⑴將用蒸餾水洗凈的鮑魚殼；在90~110°C溫度下干燥12~15小時，然后在馬 弗爐中，在700°C~900°C溫度下煅燒3~5小時，粉碎，過160~180目篩，得到白色粉末； ⑵將白色粉末浸沒于無水乙醇中，在20°C~160°C溫度下，浸泡2-4h; (3)將步驟⑵獲得的懸濁液于超聲波條件下，超聲15~20分鐘，再攪拌2~3 小時； (4)將步驟（3)獲得的懸濁液加入硅酸鈉，所述硅酸鈉與步驟⑴獲得的白色粉末 的質量比為1-3 :100,攪拌3~5分鐘；過濾，固體用蒸餾水洗滌，在70°C~90°C干燥4~ 6小時，得到白色粉末狀用于制備生物柴油的催化劑。 上述方法制備的用于制備生物柴油的催化劑。 上述用于制備生物柴油的催化劑在催化制備生物柴油的用途。 本專利技術的優點：(1)制備方法簡單，無需使用大型設備處理即可得到催化性能好的用于制備生物 柴油的催化劑。 (2)用于制備生物柴油的催化劑催化活性較強，生物柴油產率可達92%以上； (3)用于制備生物柴油的催化劑可回收再利用，重復利用4次后，生物柴油產率仍 然達到83%。【附圖說明】 圖1為本專利技術的實施例1的XRD圖。【具體實施方式】 下面結合具體實施例對本專利技術作進一步的說明，下面的實施例是為了使本領域的 技術人員能夠更好地理解本專利技術，但并不對本專利技術作任何限制。 實施例1 一種用于制備生物柴油的催化劑的制備方法，包括以下步驟： (1)將用蒸餾水洗凈的鮑魚殼；在鼓風干燥箱中在100°C溫度下干燥14小時，然后 在馬弗爐中，在900°C溫度下煅燒3小時，粉碎，過160~180目篩，得到白色粉末； (2)將白色粉末浸沒于無水乙醇中，在160°C溫度下，浸泡a; (3)將步驟（2)獲得的懸濁液于超聲波條件下，超聲20分鐘，再攪拌2小時； (4)將步驟（3)獲得的懸濁液加入硅酸鈉，所述硅酸鈉與步驟（1)獲得的白色粉末 的質量比為3 :100,攪拌5分鐘；過濾，固體用蒸餾水洗滌，在90°C干燥4小時，得到白色粉 末狀用于制備生物柴油的催化劑。 檢驗上述催化劑的催化活性： 將2.Ig用于制備生物柴油的催化劑與30g棕擱油和15g甲醇放入到裝有磁力攪 拌裝置的100mL圓底燒瓶中，同時圓底燒瓶的頂部安裝有回流冷凝管，開動攪拌，加熱到 65°C，在溫度保持為65°C的條件下反應3小時，靜置分層，離心分離催化劑，液相產物用分 液漏斗分層，傾出上層液體，上層液體減壓蒸出未反應的底物甲醇，得到生物柴油，采用氣 象色譜法分析，生物柴油（脂肪酸甲酯）產率為92. 9% 實施例2 一種用于制備生物柴油的催化劑的制備方法，包括以下步驟：(1)將用蒸餾水洗凈的鮑魚殼；在鼓風干燥箱中在90°C溫度下干燥15小時，然后 在馬弗爐中，在700°C溫度下煅燒5小時，粉碎，過160~180目篩，得到白色粉末；(2)將白色粉末浸沒于無水乙醇中，在KKTC溫度下，浸泡3h; (3)將步驟（2)獲得的懸濁液于超聲波條件下，超聲15分鐘，再攪拌3小時； (4)將步驟（3)獲得的懸濁液加入硅酸鈉，所述硅酸鈉與步驟（1)獲得的白色粉末 的質量比為2 :100,攪拌4分鐘；過濾，固體用蒸餾水洗滌，在70°C干燥6小時，得到白色粉 末狀用于制備生物柴油的催化劑。 檢驗催化劑催化活性的方法同實施例1，生物柴油產率為96. 2%。 實施例3 一種用于制備生物柴油的催化劑的制備方法，包括以下步驟： (1)將用蒸餾水洗凈的鮑魚殼；在鼓風干燥箱中在110°C溫度下干燥12小時，然后 在馬弗爐中，在800°C溫度下煅燒4小時，粉碎，過160~180目篩，得到白色粉末； (2)將白色粉末浸沒于無水乙醇中，在20°C溫度下，浸泡4h; (3)將步驟⑵獲得的懸濁液于超聲波條件下，超聲18分鐘，再攪拌2. 5小時； (4)將步驟（3)獲得的懸濁液加入硅酸鈉，所述硅酸鈉與步驟⑴獲得的白色粉末 的質量比為1 :1〇〇,攪拌3分鐘；過濾，固體用蒸餾水洗滌，在70°C干燥6小時，得到白色粉 末狀用于制備生物柴油的催化劑。 檢驗催化劑催化活性的方法同實施例1，生物柴油產率為94. 4%。 對實施例1-3獲得的催化劑及實施例2步驟（1)獲得的白色粉末進行XRD表征。 見表2和圖1，催化劑中主要有CaO和少量的Ca(OH)2。圖中：（a)實施例2步驟⑴獲得的 白色粉末；(b)是實施例3獲得的催化劑；（c)是實施例2獲得的催化劑；（d)是實施例1獲 得的催化劑。 實施例4 催化劑的可重復性檢驗 第一次反應：將實施例2獲得的2.Ig用于制備生物柴油的催化劑與30g棕擱油和 15g甲醇放入到裝有磁力攪拌裝置的100mL圓底燒瓶中，同時圓底燒瓶的頂部安裝有回流 冷凝管，開動攪拌，加熱到65°C，在溫度保持為65°C的條件下反應3小時，靜置分層，離心 分離催化劑，液相產物用分液漏斗分層，傾出上層液體，上層液體減壓蒸出未反應的底物甲 醇，得到生物柴油，生物柴油產率見表1。 將第一次反應離心分離催化劑通過四氫呋喃和甲醇洗滌后，在真空干燥箱內60°C 干燥24小時，再次進行第二次反應，步驟同第一次反應。共進行九次反應，反應結果見表1。 表1本專利技術實施例2獲得的催化劑重復使用性能測試結果 注：樣品1為實施例2獲得的催化劑；樣品2為實施例2步驟（1)獲得的白色粉 末。 實施例5 為探宄催化劑經改性后催化活性提高的原因，對實施例1-3用于制備生物柴油的 催化劑進行了表征。 催化劑的比表面積和孔結構的測定在OMNISORP100CX(CoulterCo.，USA)吸附儀 上進行。采用液氮溫度（_196°C)下的N2吸附法測得BET比表面和孔徑分布，樣品均于 250°本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用于制備生物柴油的催化劑的制備方法，其特征是包括以下步驟：(1)將用蒸餾水洗凈的鮑魚殼；在90～110℃溫度下干燥12～15小時，然后在馬弗爐中，在700℃～900℃溫度下煅燒3～5小時，粉碎，過160～180目篩，得到白色粉末；(2)將白色粉末浸沒于無水乙醇中，在20℃～160℃溫度下，浸泡2?4h；(3)將步驟(2)獲得的懸濁液于超聲波條件下，超聲15～20分鐘，再攪拌2～3小時；(4)將步驟(3)獲得的懸濁液加入硅酸鈉，所述硅酸鈉與步驟(1)獲得的白色粉末的質量比為1?3：100，攪拌3～5分鐘；過濾，固體用蒸餾水洗滌，在70℃～90℃干燥4～6小時，得到白色粉末狀用于制備生物柴油的催化劑。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：石家福，單銳，陳冠益，顏蓓蓓，
申請(專利權)人：天津大學，
類型：發明
國別省市：天津;12