CN104525175A - 制备生物柴油催化剂的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种制备生物柴油催化剂的制备方法，包括如下步骤：(1)将干稻壳粉碎，干燥；放置于马弗炉中，在通空气的条件下煅烧，得到稻壳灰；(2)将鸡蛋壳用蒸馏水冲洗去除蛋壳表面的杂质，干燥；粉碎，过筛；置于马弗炉中，在通氮气条件下，煅烧，得到白色粉末状固体；(3)取稻壳灰溶于去离子水中，加入白色粉末状固体，搅拌，得悬浊液，干燥，得到粉末状固体；在通氮气的马弗炉中煅烧，得到粉末状制备生物柴油催化剂。本发明利用两种可再生资源作为制备催化剂的原料，价格低廉、来源广泛、环境友好且变废为宝；催化活性较强，生物柴油产率高；催化剂可回收再利用,重复利用，生物柴油产率仍然达到80％以上。工艺简单。

Description

制备生物柴油催化剂的制备方法

技术领域

本发明属于生物柴油制备技术领域,具体涉及一种制备生物柴油催化剂的制备方法。

背景技术

能源稳定供应与环境污染已成为制约社会可持续发展的主要因素。世界各国都非常重视开发既对环境友好又可再生的能源，各种生物质能、太阳能和其他可再生能源将取代石油和煤炭，逐步成为未来的主要能源。生物柴油属于生物质能中的一种，由于其具有诸多优点，现在对生物柴油的研究已经成为全球的热点之一。传统的生物柴油生产中利用均相催化(NaOH、H2SO4)来制备，虽然此方法催化反应快,生物柴油的收率高，但均相反应存在易腐蚀设备、产物后处理复杂、不易回收并且产生大量废水等问题。近年来，为了解决均相催化的缺点，许多学者投入到了酶催化剂法和超临界甲醇法的研究，但由于酶催化剂稳定性比较差，并且成本过高，超临界甲醇法需要高温高压的反应条件，所以，非均相催化剂的应用成为比较经济的手段。非均相催化剂的种类很多,主要有金属氧化物、水滑石、离子交换树脂、沸石等，以及用于催化剂载体的ZnO、Al2O3、MgO、CaO、介孔硅、NaX沸石和Al2O3/SiO2等。其中大部分成本较高，限制了其工业应用。

近年来，可再生资源作为催化剂或者载体引起了广泛的关注，例如蛋壳类、软体动物的壳类、动物骨头以及飞灰、木灰和煤渣等作为制备生物柴油的催化剂(或载体)都有较强的催化活性。我国作为世界上主要的产稻国家，稻壳数量庞大(每年超过4000万吨)，稻壳灰的主要成分是硅、碳以及铝、钠和铁等金属氧化物，有潜在的成为载体的特性。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种制备生物柴油催化剂的制备方法。

本发明的技术方案概述如下：

制备生物柴油催化剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)将干稻壳粉碎，在90～110℃干燥12～20小时；放置于马弗炉中，在通空气的条件下加热升温至400℃～800℃后，在400℃～800℃温度下煅烧2-4小时，得到稻壳灰；

(2)将鸡蛋壳用蒸馏水冲洗去除蛋壳表面的杂质，在90～110℃干燥10～18小时；粉碎，过160～180目筛；置于马弗炉中，在通氮气条件下，于800℃煅烧2h，得到白色粉末状固体，真空干燥保存；

(3)称取稻壳灰1-3g溶于50ml去离子水中，加入步骤(2)获得的白色粉末状固体7-9g，在400-600rmp条件下，搅拌3-5小时，得悬浊液，干燥，得到粉末状固体；在通氮气条件下的马弗炉中600℃-1000℃煅烧2-5小时，得到粉末状制备生物柴油催化剂。

本发明的优点：

(1)利用两种可再生资源作为制备催化剂的原料，价格低廉、来源广泛、环境友好且变废为宝；

(2)催化活性较强，生物柴油产率可达90％以上；

(3)催化剂可回收再利用,重复利用6次后，生物柴油产率仍然达到80％以上。

(4)本发明的方法工艺简单、环保、催化生物柴油成色好，后处理简单。

附图说明

图1为制备生物柴油催化剂的XRD图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明。下面的实施例是为了使本领域的技术人员能够更好地理解本发明，但并不对本发明作任何限制。

实施例1

制备生物柴油催化剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)将干稻壳粉碎，在100℃干燥16小时；放置于马弗炉中，在通空气的条件下加热升温至600℃后，在600℃温度下煅烧3小时，得到稻壳灰；

将鸡蛋壳用蒸馏水冲洗去除蛋壳表面的杂质，在100℃干燥14小时；粉碎，过170目筛；置于马弗炉中，在通氮气条件下，于800℃煅烧2h，得到白色粉末状固体，真空干燥保存；

(3)称取稻壳灰2g溶于50ml去离子水中，加入步骤(2)获得的白色粉末状固体8g，在500rmp条件下，搅拌4小时，得悬浊液，干燥，得到粉末状固体；在通氮气条件下的马弗炉中800℃煅烧4小时，得到粉末状制备生物柴油催化剂。由图1的XRD谱图可以得到，该条件下制备的催化剂中，表面含有SiO2、Ca2SiO4和CaO。

实施例2

制备生物柴油催化剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)将干稻壳粉碎，在90℃干燥20小时；放置于马弗炉中，在通空气的条件下加热升温至400℃后，在400℃温度下煅烧4小时，得到稻壳灰；

(2)将鸡蛋壳用蒸馏水冲洗去除蛋壳表面的杂质，在90℃干燥18小时；粉碎，过160目筛；置于马弗炉中，在通氮气条件下，于800℃煅烧2h，得到白色粉末状固体，真空干燥保存；

(3)称取稻壳灰1g溶于50ml去离子水中，加入步骤(2)获得的白色粉末状固体9g，在400rmp条件下，搅拌5小时，得悬浊液，干燥，得到粉末状固体；在通氮气条件下的马弗炉中600℃煅烧5小时，得到粉末状制备生物柴油催化剂。

实施例3

制备生物柴油催化剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)将干稻壳粉碎，在110℃干燥12小时；放置于马弗炉中，在通空气的条件下加热升温至800℃后，在800℃温度下煅烧2小时，得到稻壳灰；

(2)将鸡蛋壳用蒸馏水冲洗去除蛋壳表面的杂质，在110℃干燥10小时；粉碎，过180目筛；置于马弗炉中，在通氮气条件下，于800℃煅烧2h，得到白色粉末状固体，真空干燥保存；

(3)称取稻壳灰3g溶于50ml去离子水中，加入步骤(2)获得的白色粉末状固体7g，在600rmp条件下，搅拌3小时，得悬浊液，干燥，得到粉末状固体；在通氮气条件下的马弗炉中1000℃煅烧2小时，得到粉末状制备生物柴油催化剂。

实施例4

催化剂活性测试在备有电磁搅拌、温度计、回流冷凝管的100ml三口烧瓶中，加入30g棕榈油、7.2g甲醇、1.5g实施例1制备的催化剂进行加热回流搅拌3h，离心分离催化剂，液相产物用分液漏斗分层，倾出上层液体，上层液体减压蒸出未反应的底物甲醇，得到生物柴油，采用气象色谱法分析,生物柴油的产率90.3％。

实施例5

为了检验催化剂的稳定性，将实施例1中催化剂按实施例4的方法进行连续反应实验，催化剂在第一次反应完成后经过离心分离，用正己烷洗涤,烘干后直接用于下一次的反应中。催化剂在连续反应5次后，生物柴油产率在88％-80％之间。

表1催化剂重复使用性能测试结果

Claims (1)

1.制备生物柴油催化剂的制备方法，其特征是包括如下步骤：

(1)将干稻壳粉碎，在90～110℃干燥12～20小时；放置于马弗炉中，在通空气的条件下加热升温至400℃～800℃后，在400℃～800℃温度下煅烧2-4小时，得到稻壳灰；

(2)将鸡蛋壳用蒸馏水冲洗去除蛋壳表面的杂质，在90～110℃干燥10～18小时；粉碎，过160～180目筛；置于马弗炉中，在通氮气条件下，于800℃煅烧2h，得到白色粉末状固体，真空干燥保存；

(3)称取稻壳灰1-3g溶于50ml去离子水中，加入步骤(2)获得的白色粉末状固体7-9g，在400-600rmp条件下，搅拌3-5小时，得悬浊液，干燥，得到粉末状固体；在通氮气条件下的马弗炉中600℃-1000℃煅烧2-5小时，得到粉末状制备生物柴油催化剂。