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生物柴油产业的发展对于保护生态环境、缓解能源危机和促进可持续发展具有十分重要的意义。 以餐饮废油等低质量的废油为原料油制备生物柴油,一方面可以有效降低生产生物柴油的成本,同时能够使餐饮废油等得到重新利用,达到废油资源化。废油中的水和游离脂肪酸含量较高,限制了碱催化剂的使用;液体酸催化剂容易腐蚀设备,且不能回收,会带来一系列的环境问题;固体酸催化剂易分离,对设备没有腐蚀性,不会造成环境污染,且对原料油没有太高要求,可处理较高含水量和游离脂肪酸含量的废油脂。因此开发新的固体酸催化剂催化制备生物柴油的研究引起了学者的广泛关注。 本文研究了以不同质量的蔗糖负载在MCM-41沸石分子筛上,经过不完全碳化和磺化过程制备的固体酸催化剂催化模拟废油与甲醇反应的酯化率变化情况。研究发现当 MCM-41沸石分子筛负载蔗糖的质量比为1:1.2时,制备的催化剂的催化活性达到最高。催化反应的最优条件为:温度为95℃、醇油摩尔比为10:1、催化剂用量为模拟废油质量的10%、反应时间为9h,在此条件下反应的酯化率可以达到94.66%。 本文还对比研究了以MCM-41沸石分子筛和蔗糖/MCM-41固体酸催化剂为载体,分别负载10%磷钨酸时制备的固体酸催化剂用于催化模拟废油与甲醇反应。研究表明:以1.2蔗糖/MCM-41为载体负载10%磷钨酸时制备的复合固体酸催化剂催化效果最好。 对以10%磷钨酸负载在1.2蔗糖/MCM-41制备的复合固体酸催化剂催化模拟废油与甲醇合成生物柴油的研究进行了探讨,确定了最优催化条件为:温度为95℃、醇油摩尔比为6:1、催化剂用量为模拟废油质量的10%、反应时间为12h时,反应的酯化率达到93.63%。与1.2蔗糖/MCM-41固体酸催化相比,降低了反应的醇油摩尔比和能耗。 最后,以餐饮废油为例,考察了以10%磷钨酸负载在1.2蔗糖/MCM-41制备的复合固体酸催化剂催化餐饮废油与甲醇反应,确定了反应的最优条件为:温度为115℃、醇油摩尔比为30:1、催化剂用量占餐饮废油质量的10%、反应时间为12h,在此条件下反应的酯化率达到93.94%。