碳化甘油基对甲苯磺酸催化地沟油合成生物柴油的研究
开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇碳化甘油基对甲苯磺酸催化地沟油合成生物柴油的研究范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！
摘 要：本文主要研究了地沟油的物理预处理方法，对催化剂碳化甘油基对甲苯磺酸催化地沟油与甲醇的酯化反应进行了反应条件优化。结果表明，活性炭与活性白土应用于本文地沟油中的脱色效果最为理想；酯化反应的最优反应条件为：催化剂用量为地沟油质量的15%，反应温度为68℃，反应时间为4h。
前言：
生物柴油的研究着重于探索新的、可重复利用的固体酸催化剂应用于酯化反应[1]，固体酸催化剂替代液体酸催化剂具有很好的发展前景[2]。而且，连续流反应器的产生是推动非均相催化系统发展的一个重要因素[3]。如此连续的工艺能够使产品的分离和纯化成本达到最小，使此类催化剂能够在经济上可行，且可以与石化柴油燃料竞争。
碳化甘油基对甲苯磺酸催化剂是属于碳基类固体酸催化剂的一种，本论文利用甘油基对甲苯磺酸催化剂催化地沟油和甘油制备生物柴油和柴油添加剂，为甘油的资源化找到了合理的出路，有很高的经济与社会效益。
1试验材料和方法
1.1试验材料
实验材料主要包括：地沟油、甲醇、碳化甘油基对甲苯磺酸催化剂、活性炭。
1.2试验装置
地沟油和甲醇的反应在三口烧瓶中进行的，反应的加热装置为恒温磁力搅拌器，控制温度范围为指定温度的±1℃。
1.3试验方法
地沟油与甲醇的酯化反应的酯化率主要根据反应前后反应物与反应产物的酸值来计算，其可以表示酯化反应中有百分之多少反应物转化成反应产物。计算公式如式（1-1）：
2结果与讨论
2.1地沟油的脱色
本实验用的地沟油油品颜色较深，拟采用吸附法对其进行脱色除臭。实验考察三种脱色剂：活性炭、活性炭与硅藻土、活性炭与活性白土。实验方法为在通风橱中，将已除杂、除水后的100mL地沟油放于500mL烧杯中置于恒温磁力搅拌器上搅拌加热，分别考察一定量的活性炭、活性炭与硅藻土、活性炭与活性白土对油品色度的影响。实验发现，活性炭与活性白土的脱色效果最为理想，然后用热乙醇法测定地沟油的酸值。
2.2地沟油与甲醇的酯化反应条件优化
2.2.1催化剂用量对酯化反应的影响
在一定的实验条件下，高剂量的催化剂用量能够促进酯化反应向生产生物柴油的方向进行。本实验考察了催化剂的用量对物理预处理后的地沟油的酯化反应的影响。催化剂的用量范围为1.6g-8g，即按照催化剂占地沟油的质量百分数分别为4%、6.5%、9%、10%、11.5%、13.5%、15%、17.5%和20%的比例取用。
实验反应条件为：取40g地沟油，81mL甲醇（油醇摩尔比1：14）和不同质量百分比的催化剂于三口烧瓶中，在有冷凝管回流的条件下，使实验温度稳定在68℃反应4h后取样，测反应产物的酯化率。
实验结果如图1所示。
实验发现，地沟油酯化反应的酯化率基本上是随着催化剂用量的增加而增大，但酯化率增加到98.24%，即催化剂用量为地沟油质量的15%时，酯化率增长缓慢，反而出现了逐步下降的趋势，这说明在地沟油与甲醇的酯化反应过程中，催化剂的用量并不是越多越好，当催化剂用量过多时，酯化率反而会下降，这可能是由于催化剂越多，反应副产物越多，催化剂的负面影响越显著。同时考虑到成本节约问题，确定地沟油酯化反应的最优催化剂用量为15%。
2.2.2反应温度对酯化反应的影响
实验分析了反应温度对地沟油酯化反应的影响，范围为64℃-100℃。实验条件为：取40g地沟油，6g（15%）催化剂，81mL甲醇（油醇摩尔比1：14）于三口烧瓶中冷凝回流，分别以不用的温度加热反应4h后取样测酯化率。
实验结果如图2所示：反应酯化率随反应温度的增加先增大后减小，当增加到68℃以后，酯化率反而下降。可见并不是反应温度越高，地沟油酯化率越大，这可能是由于甲醇的沸点为64.5℃，当反应温度高于甲醇沸点时，由于甲醇的蒸发速度随温度的升高而加快，使得参与反应的甲醇的量减少，冷凝回流回来的甲醇并不能及时弥补蒸发掉的甲醇，从而使得反应酯化率降低。所以确定实验最佳反应温度为68℃。
3结论
结果表明，活性炭与活性白土应用于本文地沟油中的脱色效果最为理想；酯化反应的最优反应条件为：催化剂用量为地沟油质量的15%，反应温度为68℃。
参考文献
[1]张包钊，郭风华. 低污染可再生生物柴油的商业化进展[J]. 实用节能技术，2002（12）：35-39.
[2]谭天伟. 生物柴油的开发与应用[J]. 现代化工，2002，22（2）：7-9.
[3]CharlesL.PetersonandToddHustrulid. CarbonCycleforRapeseedOilBiodieselFuels[J]. BiomassandBioenergy，1998，32（14）：91-101.