CN108187650A - 一种以煤泥生物炭为载体的固体碱生物柴油催化剂及其制备方法 - Google Patents

一种以煤泥生物炭为载体的固体碱生物柴油催化剂及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN108187650A
CN108187650A CN201711363398.5A CN201711363398A CN108187650A CN 108187650 A CN108187650 A CN 108187650A CN 201711363398 A CN201711363398 A CN 201711363398A CN 108187650 A CN108187650 A CN 108187650A
Authority
CN
China
Prior art keywords
charcoal
coal slime
catalyst
carrier
biodiesel
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201711363398.5A
Other languages
English (en)
Inventor
袁浩然
王舒笑
单锐
顾菁
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Guangzhou Institute of Energy Conversion of CAS
Original Assignee
Guangzhou Institute of Energy Conversion of CAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Guangzhou Institute of Energy Conversion of CAS filed Critical Guangzhou Institute of Energy Conversion of CAS
Priority to CN201711363398.5A priority Critical patent/CN108187650A/zh
Publication of CN108187650A publication Critical patent/CN108187650A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/02—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the alkali- or alkaline earth metals or beryllium
    • B01J23/04—Alkali metals
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/002—Mixed oxides other than spinels, e.g. perovskite
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L1/00—Liquid carbonaceous fuels
    • C10L1/02—Liquid carbonaceous fuels essentially based on components consisting of carbon, hydrogen, and oxygen only
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C11—ANIMAL OR VEGETABLE OILS, FATS, FATTY SUBSTANCES OR WAXES; FATTY ACIDS THEREFROM; DETERGENTS; CANDLES
    • C11C—FATTY ACIDS FROM FATS, OILS OR WAXES; CANDLES; FATS, OILS OR FATTY ACIDS BY CHEMICAL MODIFICATION OF FATS, OILS, OR FATTY ACIDS OBTAINED THEREFROM
    • C11C3/00—Fats, oils, or fatty acids by chemical modification of fats, oils, or fatty acids obtained therefrom
    • C11C3/04—Fats, oils, or fatty acids by chemical modification of fats, oils, or fatty acids obtained therefrom by esterification of fats or fatty oils
    • C11C3/10—Ester interchange
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/10—Biofuels, e.g. bio-diesel

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Catalysts (AREA)

Abstract

本发明提供一种以煤泥生物炭为载体的固体碱生物柴油催化剂及其制备方法。该制备方法包括如下步骤：烘干后的煤泥，热解后得到煤泥生物炭；煤泥生物炭与氢氧化钾溶液混合搅拌得混合溶液，对混合溶液进行过滤，得到过滤物，过滤物用去离子水进行洗涤，至洗涤过滤物后的水溶液PH值为6.8～7.2，然后将洗涤后的过滤物干燥，得到活化后的煤泥生物炭；活化后的煤泥生物炭加入氢氧化钙溶液中搅拌均匀得到复合催化剂，复合催化剂干燥后，煅烧得到以煤泥生物炭为载体的固体碱生物柴油催化剂。本发明使用煤泥制备催化剂载体，煤泥生物炭中的SiO2可以与CaO发生相互作用生成Ca2SiO4并存在于复合催化剂中。

Description

一种以煤泥生物炭为载体的固体碱生物柴油催化剂及其制备 方法
技术领域：
本发明属于生物柴油催化剂技术领域，具体涉及一种以煤泥生物炭为载体的固体碱生物柴油催化剂及其制备方法。
背景技术：
生物柴油是一种绿色、安全、可再生能源，是石油化石燃料的适宜替代品。目前制备生物柴油主要采用酯交换法得到，即利用甲醇或乙醇等短链醇类物质与动植物油或废弃油发生酯交换反应，合成出长链脂肪酸甲(乙)酯—生物柴油。传统的生物柴油生产中利用均相催化来制备，常用的均相催化剂有CaO、H2SO4、NaOH等等。其中均相催化剂CaO的催化反应快，生物柴油的收率高，但纯的CaO在催化过程中容易被空气中的二氧化碳和水污染，并且氧化钙催化剂还有很严重的钙离子流失问题。为了解决这类问题，很多学者将氧化钙均匀的负载在载体上(例如SBA-15)制备成复合型催化剂或者氧化钙与其他化合物(如CeO2、MoO3等)反应生成稳定的化合物。但这些载体和化合物的制作成本高、价格昂贵，大幅度增加了生物柴油的制作成本。因此，廉价的固体废弃物作为CaO的载体的研究引起了广泛的关注。
发明内容：
本发明的目的是提供一种以煤泥生物炭为载体的固体碱生物柴油催化剂及其制备方法，本发明提出以煤泥生物炭为催化剂载体，利用湿式浸渍法将活性物质CaO均匀的负载在载体的表面，旨在利用Si–O–Ca键的存在解决催化剂活性组分在反应中易流失及催化剂稳定性差的问题。
本发明的第一个目的是提供了一种以煤泥生物炭为载体的固体碱生物柴油催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)烘干后的煤泥，在氮气气氛下600℃～800℃热解后得到煤泥生物炭；
(2)步骤(1)得到的煤泥生物炭与氢氧化钾溶液混合搅拌1h得混合溶液，搅拌速度为600～700r/min，煤泥生物炭与氢氧化钾的质量比为1:14～1:42，对混合溶液进行过滤，得到过滤物，过滤物用去离子水进行若干次洗涤，至洗涤过滤物后的水溶液PH值为6.8～7.2，然后将洗涤后的过滤物干燥，得到活化后的煤泥生物炭；
(3)将步骤(2)得到的活化后的煤泥生物炭加入氢氧化钙溶液中搅拌均匀得到复合催化剂，复合催化剂干燥后，600℃～800℃煅烧得到所述的以煤泥生物炭为载体的固体碱生物柴油催化剂。
本发明使用煤泥生物炭作为催化剂载体，煤泥是煤炭生产过程中的一种固体废弃物产品，其C含量丰富、有机质含量高。煤泥热解得到的生物炭主要成分为二氧化硅(SiO2)，生物炭中的SiO2可以与CaO发生相互作用生成Ca2SiO4并存在于复合催化剂中。Ca2SiO4结构中有稳定的Si–O–Ca键，Si–O–Ca键的存在有效的防止了活性离子Ca2+的流失，确保了催化剂的催化活性和循环利用中的稳定性。
优选地，步骤(2)中所述的氢氧化钾溶液的摩尔浓度为1.00～3.00mol/L，进一步优选，氢氧化钾溶液的摩尔浓度为2.00mol/L。
优选地，步骤(3)中所述的氢氧化钙溶液是由氧化钙溶于水中形成氢氧化钙溶液，所述的活化后的生物炭与氧化钙的质量比为3:2～4:1，进一步优选，活化后的生物炭与氧化钙的质量比为7:3。
本发明的第二个目的是提供一种上述制备方法制备得到的以煤泥生物炭为载体的固体碱生物柴油催化剂。该催化剂的催化活性强，生物柴油的产率可达到93.4％，可重复性利用性好，经过10次循环利用后，生物柴油产率仍然大于84.6％。
本发明的第三个目的是提供了上述固体碱生物柴油催化剂在催化制备生物柴油中的应用。制备生物柴油的具体步骤包括：将上述固体碱生物柴油催化剂与棕榈油和甲醇放入到装有磁力搅拌装置的反应容器中，同时反应容器的顶部安装有回流冷凝管，开动搅拌，加热到65℃，在温度保持为65℃的条件下反应3h反应液静置分层，离心分离催化剂，液相产物用分液漏斗分层，倾出上层液体，减压蒸出未反应的底物甲醇，得到生物柴油。
与现有的技术相比，本发明具有以下优点：首先，原料煤泥来源广泛，价格低廉；其次，利用KOH对生物炭进行活化，增大了生物炭的比表面积，提高其负载量，同时增大反应中的催化剂与反应物的接触面积，制备得到的催化剂的催化活性强，生物柴油的产率可达到93.4％，可重复性利用性好，此催化剂循环使用5次后，生物柴油产率依然在93％，循环使用8次后生物柴油产率为87％，循环使用10次后生物柴油产率为84.6％；最后，该制备方法工艺简单、环保、价格低廉，且易于实现。
附图说明：
图1为本发明实施例1制备的固体碱生物柴油催化剂SEM照片；
图2为本发明实施例1制备的固体碱生物柴油催化剂的红外谱图；
图3为本发明实施例1制备的固体碱生物柴油催化剂XRD图。
具体实施方式：
以下实施例是对本发明的进一步说明，而不是对本发明的限制。
实施例1：
以煤泥生物炭为载体的固体碱生物柴油催化剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)煤泥在105℃的干燥箱里烘干24h，烘干后的煤泥在氮气气氛下700℃热解2h后得到煤泥生物炭；
(2)步骤(1)得到的煤泥生物炭2g与体积为500mL、浓度为2mol/L的KOH溶液进行混合搅拌1h得混合溶液，搅拌速度为700r/min，对混合溶液进行过滤，得到过滤物，过滤物用去离子水进行5次洗涤，至洗涤过滤物后的水溶液PH值为7.1，然后将洗涤后的过滤物置于105℃的干燥箱里进行烘干24h，得到活化后的煤泥生物炭；
(3)取0.6g CaO溶于100mL水中得到氢氧化钙溶液，将步骤(2)得到的活化后的煤泥生物炭1.4g加入氢氧化钙溶液中搅拌3h得到复合催化剂，搅拌速度为700r/min，复合催化剂在105℃的干燥箱里烘干24h后，在氮气气氛下，700℃煅烧2h，得到所述的以煤泥生物炭为载体的固体碱生物柴油催化剂。
将实施例1制备的固体碱生物柴油催化剂做SEM和红外分析。SEM镜像图如图1所示，所得的催化剂表面为聚合的纳米粒子形态，表面粒子分布均匀。红外谱图如图2所示，所得的催化剂在波数为465cm-1、797cm-1、907cm-1、991cm-1、1050cm-1、1470cm-1和2350cm-1处出现吸收，797cm-1处为SiO–H的吸收峰；465cm-1、1050cm-1和2350cm-1处的峰为Si–O和Si–O–Si的拉伸振动，1470cm-1为CO3 2-的非对称性的伸缩振动，907cm-1属于具有四面体结构的Al–O的振动，991cm-1处的吸收峰为Si–O–Ca键的振动峰，证明了CaO与SiO2发生相互作用生成了Ca2SiO4。图3所示的为本实施例制备得到的以煤泥生物炭为载体的固体碱生物柴油催化剂的XRD图，如图3所示，催化剂的主要结构为C和SiO2，同时存在少量的CaO和Ca2SiO4，Ca2SiO4的存在可以有效防止金属离子Ca2+的流失，保证催化剂的稳定性。
为了检验催化剂的催化活性，将实施例1合成的以煤泥生物炭为载体的固体碱生物柴油催化剂1.2g、棕榈油15g和甲醇3.75g放入到100mL装有磁力搅拌装置的圆底烧瓶中，同时圆底烧瓶的顶部安装有回流冷凝管，开动搅拌，加热到65℃，在温度保持为65℃的条件下反应3h反应液静置分层，离心分离催化剂，液相产物用分液漏斗分层，倾出上层液体，减压蒸出未反应的底物甲醇，得到生物柴油。采用气相色谱法分析生物柴油的产率，实施例1的以煤泥生物炭为载体的固体碱生物柴油催化剂使用第1次时，生物柴油的产率为93.4％。
为了检验催化剂的可重复性，将合成的催化剂、棕榈油和甲醇为原料，在温度为65℃，反应时间为3h的条件下进行反复多次的转酯化反应，合成生物柴油，该反应与上述固体碱生物柴油催化剂使用第1次时制备生物柴油的步骤和条件完全相同。每一次转酯化反应完成后，离心分离得到催化剂，通过四氢呋喃洗涤后，在真空干燥箱内干燥24h，再次加入原料油和甲醇重复转酯化反应。此催化剂循环使用5次后，生物柴油产率依然在93％，循环使用8次后生物柴油产率为87％，循环使用10次后生物柴油产率为84.6％。
对比例1：
以煤泥生物炭为载体的固体碱生物柴油催化剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)煤泥在105℃的干燥箱里烘干24h，烘干后的煤泥在氮气气氛下700℃热解2h后得到煤泥生物炭；
(2)取0.6g CaO溶于100mL水中得到氢氧化钙溶液，将步骤(1)得到的煤泥生物炭1.4g加入氢氧化钙溶液中搅拌3h得到复合催化剂，搅拌速度为700r/min，复合催化剂在105℃的干燥箱里烘干24h后，在氮气气氛下，700℃煅烧2h，得到所述的以煤泥生物炭为载体的固体碱生物柴油催化剂。
催化剂活性测试及重复利用测试同实施例1。采用气相色谱法分析生物柴油的产率为89.1％。此催化剂循环使用5次后，生物柴油产率在87.5％，循环使用8次后生物柴油产率为80.2％，循环使用10次后生物柴油产率为76.4％。
实施例1与对比例1相比较，实施例1制备得到的催化剂使用1次合成的生物柴油产率为93.4％，对比例1制备得到的催化剂使用1次合成的生物柴油产率为89.1％，实施例1制备得到的催化剂的催化活性更好，同时实施例1制备得到的催化剂循环使用10次后，合成的生物柴油产率为84.6％，远大于对比例1制备得到的催化剂合成生物柴油的产率，，由此可见，实施例1制备得到的催化剂不仅催化活性好，而且重复利用率好。
对比例2：
以煤泥生物炭为载体的固体碱生物柴油催化剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)煤泥在105℃的干燥箱里烘干24h，烘干后的煤泥在氮气气氛下700℃热解2h后得到煤泥生物炭；
(2)步骤(1)得到的煤泥生物炭2g与体积为500mL、浓度为2mol/L的KOH溶液进行混合搅拌1h得混合溶液，搅拌速度为700r/min，复合催化剂置于105℃的干燥箱里进行烘干24h，在氮气气氛下，700℃煅烧2h，得到所述的以煤泥生物炭为载体的固体碱生物柴油催化剂。
催化剂活性测试及重复利用测试同实施例1。采用气相色谱法分析生物柴油的产率为86.3％。此催化剂循环使用5次后，生物柴油产率依然在84.8％，循环使用8次后生物柴油产率为78.1％，循环使用10次后生物柴油产率为73.4％。
实施例1与对比例2相比较，实施例1制备得到的催化剂使用1次合成的生物柴油产率为93.4％，对比例2制备得到的催化剂使用1次合成的生物柴油产率为86.3％，实施例1制备得到的催化剂的催化活性更好，同时实施例1制备得到的催化剂循环使用10次后，合成的生物柴油产率为84.6％，远大于对比例2制备得到的催化剂合成生物柴油的产率，由此可见，实施例1制备得到的催化剂不仅催化活性好，而且重复利用率好。
实施例2：
以煤泥生物炭为载体的固体碱生物柴油催化剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)煤泥在105℃的干燥箱里烘干24h，烘干后的煤泥在氮气气氛下700℃热解2h后得到煤泥生物炭；
(2)步骤(1)得到的煤泥生物炭2g与体积为500mL、浓度为1mol/L的KOH溶液进行混合搅拌1h得混合溶液，搅拌速度为700r/min，对混合溶液进行过滤，得到过滤物，过滤物用去离子水进行5次洗涤，至洗涤过滤物后的水溶液PH值为7.1，然后将洗涤后的过滤物置于105℃的干燥箱里进行烘干24h，得到活化后的煤泥生物炭；
(3)取0.6g CaO溶于100mL水中得到氢氧化钙溶液，将步骤(2)得到的活化后的煤泥生物炭1.4g加入氢氧化钙溶液中搅拌3h得到复合催化剂，搅拌速度为700r/min，复合催化剂在105℃的干燥箱里烘干24h后，在氮气气氛下，700℃煅烧2h，得到所述的以煤泥生物炭为载体的固体碱生物柴油催化剂。
催化剂活性测试及重复利用测试同实施例1。采用气相色谱法分析生物柴油的产率为92.5％。此催化剂循环使用5次后，生物柴油产率依然在91.5％，循环使用8次后生物柴油产率为85％，循环使用10次后生物柴油产率为82.6％。
实施例3：
以煤泥生物炭为载体的固体碱生物柴油催化剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)煤泥在105℃的干燥箱里烘干24h，烘干后的煤泥在氮气气氛下700℃热解2h后得到煤泥生物炭；
(2)步骤(1)得到的煤泥生物炭2g与体积为500mL、浓度为3mol/L的KOH溶液进行混合搅拌1h得混合溶液，搅拌速度为700r/min，对混合溶液进行过滤，得到过滤物，过滤物用去离子水进行5次洗涤，至洗涤过滤物后的水溶液PH值为7.1，然后将洗涤后的过滤物置于105℃的干燥箱里进行烘干24h，得到活化后的煤泥生物炭；
(3)取0.6g CaO溶于100mL水中得到氢氧化钙溶液，将步骤(2)得到的活化后的煤泥生物炭1.4g加入氢氧化钙溶液中搅拌3h得到复合催化剂，搅拌速度为700r/min，复合催化剂在105℃的干燥箱里烘干24h后，在氮气气氛下，700℃煅烧2h，得到所述的以煤泥生物炭为载体的固体碱生物柴油催化剂。
催化剂活性测试及重复利用测试同实施例1。采用气相色谱法分析生物柴油的产率为91.5％。此催化剂循环使用5次后，生物柴油产率依然在90.2％，循环使用8次后生物柴油产率为83.8％，循环使用10次后生物柴油产率为81.5％。
对比例3：
与实施例1相同，不同之处在于：
KOH溶液的体积为500mL、浓度为0.5mol/L。催化剂活性测试及重复利用测试同实施例1。采用气相色谱法分析生物柴油的产率为88.5％，此催化剂循环使用10次后，对比例3得到的生物柴油产率为78.6％。
对比例4：
与实施例1相同，不同之处在于：
KOH溶液的体积为500mL、浓度为3.5mol/L。催化剂活性测试及重复利用测试同实施例1。采用气相色谱法分析生物柴油的产率为89.2％。此催化剂循环使用10次后，对比例4得到的生物柴油产率为79.0％。
实施例1～3与对比例3、4相比较，实施例1～3制备得到的催化剂使用1次合成的生物柴油产率分别为93.4％、92.5％、91.5％，实施例1～3制备得到的催化剂使用1次合成的生物柴油产率均大于90％，而对比例3、对比例4制备得到的催化剂使用1次合成的生物柴油产率分别为88.5％、89.2％，对比例3、对比例4制备得到的催化剂使用1次合成的生物柴油产率均小于90％，实施例1～3制备得到的催化剂的催化活性更好；催化剂循环利用10次后，实施例1～3制备得到的催化剂合成生物柴油的产率依然大于对比例3、对比例4制备得到的催化剂合成生物柴油的产率，说明煤泥生物炭与氢氧化钾的质量比为1:14～1:42为最佳质量比。
实施例4：
以煤泥生物炭为载体的固体碱生物柴油催化剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)煤泥在105℃的干燥箱里烘干24h，烘干后的煤泥在氮气气氛下600℃热解2h后得到煤泥生物炭；
(2)步骤(1)得到的煤泥生物炭2g与体积为500mL、浓度为2mol/L的KOH溶液进行混合搅拌1h得混合溶液，搅拌速度为700r/min，对混合溶液进行过滤，得到过滤物，过滤物用去离子水进行4次洗涤，至洗涤过滤物后的水溶液PH值为7.0，然后将洗涤后的过滤物置于105℃的干燥箱里进行烘干24h，得到活化后的煤泥生物炭；
(3)取0.6g CaO溶于100mL水中得到氢氧化钙溶液，将步骤(2)得到的活化后的煤泥生物炭1.4g加入氢氧化钙溶液中搅拌3h得到复合催化剂，搅拌速度为700rmp，复合催化剂在105℃的干燥箱里烘干24h后，在氮气气氛下，600℃煅烧2h，得到所述的以煤泥生物炭为载体的固体碱生物柴油催化剂。
催化剂活性测试及重复利用测试同实施例1，生物柴油产率为91.2％。本实施例制备得到的催化剂循环使用5次后，生物柴油产率依然在91.0％，循环使用8次后生物柴油产率为84.2％，循环使用10次后生物柴油产率为81.5％。
实施例5：
以煤泥生物炭为载体的固体碱生物柴油催化剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)煤泥在105℃的干燥箱里烘干24h，烘干后的煤泥在氮气气氛下700℃热解2h后得到煤泥生物炭；
(2)步骤(1)得到的煤泥生物炭2g与体积为500mL、浓度为2mol/L的KOH溶液进行混合搅拌1h得混合溶液，搅拌速度为600r/min，对混合溶液进行过滤，得到过滤物，过滤物用去离子水进行6次洗涤，至洗涤过滤物后的水溶液PH值为7.2，然后将洗涤后的过滤物置于105℃的干燥箱里进行烘干24h，得到活化后的煤泥生物炭；
(3)取0.8g CaO溶于100mL水中得到氢氧化钙溶液，将步骤(2)得到的活化后的煤泥生物炭1.2g加入氢氧化钙溶液中搅拌3h得到复合催化剂，搅拌速度为700rmp，复合催化剂在105℃的干燥箱里烘干24h后，在氮气气氛下，700℃煅烧2h，得到所述的以煤泥生物炭为载体的固体碱生物柴油催化剂。
催化剂活性测试及重复利用测试同实施例1，生物柴油产率为93.1％。本实施例制备得到的此催化剂循环使用5次后，生物柴油产率依然在92.5％，循环使用8次后生物柴油产率为86.8％，循环使用10次后生物柴油产率为83.7％。
实施例6：
以煤泥生物炭为载体的固体碱生物柴油催化剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)煤泥在105℃的干燥箱里烘干24h，烘干后的煤泥在氮气气氛下700℃热解2h后得到煤泥生物炭；
(2)步骤(1)得到的煤泥生物炭2g与体积为500mL、浓度为2mol/L的KOH溶液进行混合搅拌1h得混合溶液，搅拌速度为700r/min，对混合溶液进行过滤，得到过滤物，过滤物用去离子水进行4次洗涤，至洗涤过滤物后的水溶液PH值为6.9，然后将洗涤后的过滤物置于105℃的干燥箱里进行烘干24h，得到活化后的煤泥生物炭；
(3)取0.4g CaO溶于100mL水中得到氢氧化钙溶液，将步骤(2)得到的活化后的煤泥生物炭1.6g加入氢氧化钙溶液中搅拌3h得到复合催化剂，搅拌速度为700rmp，复合催化剂在105℃的干燥箱里烘干24h后，在氮气气氛下，700℃煅烧2h，得到所述的以煤泥生物炭为载体的固体碱生物柴油催化剂。
催化剂活性测试及重复利用测试同实施例1，生物柴油产率为92.2％。本实施例制备得到的此催化剂循环使用5次后，生物柴油产率依然在91.0％，循环使用8次后生物柴油产率为84.1％，循环使用10次后生物柴油产率为81.8％。
实施例7：
以煤泥生物炭为载体的固体碱生物柴油催化剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)煤泥在105℃的干燥箱里烘干24h，烘干后的煤泥在氮气气氛下600℃热解2h后得到煤泥生物炭；
(2)步骤(1)得到的煤泥生物炭2g与体积为500mL、浓度为2mol/L的KOH溶液进行混合搅拌1h得混合溶液，搅拌速度为600r/min，对混合溶液进行过滤，得到过滤物，过滤物用去离子水进行5次洗涤，至洗涤过滤物后的水溶液PH值为7.0，然后将洗涤后的过滤物置于105℃的干燥箱里进行烘干24h，得到活化后的煤泥生物炭；
(3)取0.8g CaO溶于100mL水中得到氢氧化钙溶液，将步骤(2)得到的活化后的煤泥生物炭1.2g加入氢氧化钙溶液中搅拌3h得到复合催化剂，搅拌速度为600rmp，复合催化剂在105℃的干燥箱里烘干24h后，在氮气气氛下，600℃煅烧2h，得到所述的以煤泥生物炭为载体的固体碱生物柴油催化剂。
催化剂活性测试及重复利用测试同实施例1，生物柴油产率为88.6％。本实施例制备得到的此催化剂循环使用5次后，生物柴油产率依然在87.5％，循环使用8次后生物柴油产率为81.3％，循环使用10次后生物柴油产率为78.4％。
实施例8：
以煤泥生物炭为载体的固体碱生物柴油催化剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)煤泥在105℃的干燥箱里烘干24h，烘干后的煤泥在氮气气氛下800℃热解2h后得到煤泥生物炭；
(2)步骤(1)得到的煤泥生物炭2g与体积为500mL、浓度为2mol/L的KOH溶液进行混合搅拌1h得混合溶液，搅拌速度为700r/min，对混合溶液进行过滤，得到过滤物，过滤物用去离子水进行4次洗涤，至洗涤过滤物后的水溶液PH值为6.8，然后将洗涤后的过滤物置于105℃的干燥箱里进行烘干24h，得到活化后的煤泥生物炭；
(3)取0.6g CaO溶于100mL水中得到氢氧化钙溶液，将步骤(2)得到的活化后的煤泥生物炭1.4g加入氢氧化钙溶液中搅拌3h得到复合催化剂，搅拌速度为700rmp，复合催化剂在105℃的干燥箱里烘干24h后，在氮气气氛下，800℃煅烧2h，得到所述的以煤泥生物炭为载体的固体碱生物柴油催化剂。
催化剂活性测试及重复利用测试同实施例1，生物柴油产率为92.7％。本实施例制备得到的此催化剂循环使用5次后，生物柴油产率依然在91.3％，循环使用8次后生物柴油产率为85.5％，循环使用10次后生物柴油产率为83.0％。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化等均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种以煤泥生物炭为载体的固体碱生物柴油催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)烘干后的煤泥，在氮气气氛下600℃～800℃热解后得到煤泥生物炭；
(2)步骤(1)得到的煤泥生物炭与氢氧化钾溶液混合搅拌得混合溶液，煤泥生物炭与氢氧化钾的质量比为1:14～1:42，对混合溶液进行过滤，得到过滤物，过滤物用去离子水进行若干次洗涤，至洗涤过滤物后的水溶液PH值为6.8～7.2，然后将洗涤后的过滤物干燥，得到活化后的煤泥生物炭；
(3)将步骤(2)得到的活化后的煤泥生物炭加入氢氧化钙溶液中搅拌均匀得到复合催化剂，复合催化剂干燥后，600℃～800℃煅烧得到所述的以煤泥生物炭为载体的固体碱生物柴油催化剂。
2.根据权利要求1所述的以煤泥生物炭为载体的固体碱生物柴油催化剂的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述的氢氧化钾溶液的摩尔浓度为1.00～3.00mol/L。
3.根据权利要求1所述的以煤泥生物炭为载体的固体碱生物柴油催化剂的制备方法，其特征在于：步骤(3)中所述的氢氧化钙溶液是由氧化钙溶于水中形成氢氧化钙溶液，所述的活化后的生物炭与氧化钙的质量比为3:2～4:1。
4.根据权利要求3所述的以煤泥生物炭为载体的固体碱生物柴油催化剂的制备方法，其特征在于：步骤(3)中所述的活化后的煤泥生物炭与氧化钙的质量比为7:3。
5.权利要求1所述的制备方法制备得到的以煤泥生物炭为载体的固体碱生物柴油催化剂。
6.权利要求5所述的以煤泥生物炭为载体的固体碱生物柴油催化剂在催化制备生物柴油中的应用。
CN201711363398.5A 2017-12-18 2017-12-18 一种以煤泥生物炭为载体的固体碱生物柴油催化剂及其制备方法 Pending CN108187650A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711363398.5A CN108187650A (zh) 2017-12-18 2017-12-18 一种以煤泥生物炭为载体的固体碱生物柴油催化剂及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711363398.5A CN108187650A (zh) 2017-12-18 2017-12-18 一种以煤泥生物炭为载体的固体碱生物柴油催化剂及其制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN108187650A true CN108187650A (zh) 2018-06-22

Family

ID=62574444

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201711363398.5A Pending CN108187650A (zh) 2017-12-18 2017-12-18 一种以煤泥生物炭为载体的固体碱生物柴油催化剂及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108187650A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109621936A (zh) * 2018-12-13 2019-04-16 南京农业大学 一种CaO-生物炭脱氧催化剂及其催化油脂类化合物制备液体燃料的方法
CN116196912A (zh) * 2023-02-22 2023-06-02 岭南师范学院 一种钙基固体碱催化剂及其制备方法与应用

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101380570A (zh) * 2008-10-24 2009-03-11 吉林大学 用于制备生物柴油的负载型固体碱催化剂及其制备方法
CN104107705A (zh) * 2014-08-04 2014-10-22 中国地质大学（武汉） 一种用于制备生物柴油的固体碱催化剂
CN105170131A (zh) * 2015-09-10 2015-12-23 广州中国科学院先进技术研究所 一种新型污泥炭基脱硫脱硝催化剂的制备方法
CN105289486A (zh) * 2015-10-13 2016-02-03 中国石油化工股份有限公司 泥煤制备化学品泄漏事故吸附剂的方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101380570A (zh) * 2008-10-24 2009-03-11 吉林大学 用于制备生物柴油的负载型固体碱催化剂及其制备方法
CN104107705A (zh) * 2014-08-04 2014-10-22 中国地质大学（武汉） 一种用于制备生物柴油的固体碱催化剂
CN105170131A (zh) * 2015-09-10 2015-12-23 广州中国科学院先进技术研究所 一种新型污泥炭基脱硫脱硝催化剂的制备方法
CN105289486A (zh) * 2015-10-13 2016-02-03 中国石油化工股份有限公司 泥煤制备化学品泄漏事故吸附剂的方法

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
RUI SHAN ET AL.: ""Transesterification of vegetable oil using stable natural diatomite-supported catalyst"", 《ENERGY CONVERSION AND MANAGEMENT》 *
SHUXIAO WANG ET AL.: ""A novel peat biochar supported catalyst for the transesterification reaction"", 《ENERGY CONVERSION AND MANAGEMENT》 *
SHUXIAO WANG ET AL.: ""Transesterification of vegetable oil on low cost and efficient meat and bone meal biochar catalysts"", 《ENERGY CONVERSION AND MANAGEMENT》 *
邵景景等: "《煤炭深加工与利用》", 31 January 2014, 中国矿业大学出版社 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109621936A (zh) * 2018-12-13 2019-04-16 南京农业大学 一种CaO-生物炭脱氧催化剂及其催化油脂类化合物制备液体燃料的方法
CN116196912A (zh) * 2023-02-22 2023-06-02 岭南师范学院 一种钙基固体碱催化剂及其制备方法与应用
CN116196912B (zh) * 2023-02-22 2023-10-27 岭南师范学院 一种钙基固体碱催化剂及其制备方法与应用

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Zhang et al. Biodiesel production from palm oil and methanol via zeolite derived catalyst as a phase boundary catalyst: An optimization study by using response surface methodology
Boz et al. Conversion of biomass to fuel: Transesterification of vegetable oil to biodiesel using KF loaded nano-γ-Al2O3 as catalyst
US7790651B2 (en) Porous silica and metal oxide composite-based catalysts for conversion of fatty acids and oils to biodiesel
Zu et al. CaO supported on porous carbon as highly efficient heterogeneous catalysts for transesterification of triacetin with methanol
Corro et al. Biodiesel from waste frying oil. Two step process using acidified SiO2 for esterification step
CN100497527C (zh) 用于生产生物柴油的负载固体碱催化剂的制备方法
Tang et al. Highly active CaO for the transesterification to biodiesel production from rapeseed oil
CN109759064A (zh) 一种Co@C/生物质催化剂及其制备方法和应用
CN101327437B (zh) 吸微波型固体酸催化剂及其在制备生物柴油中的应用
Cheng et al. Synergistic and efficient catalysis over Brønsted acidic ionic liquid [BSO3HMIm][HSO4]–modified metal–organic framework (IRMOF-3) for microalgal biodiesel production
CN109794245A (zh) 一种蜂窝状铁基加氢催化剂(Fe3O4@C)/C及其制备方法和应用
Zhang et al. Esterification efficiency improvement of carbon-based solid acid catalysts induced by biomass pretreatments: Intrinsic mechanism
CN108187650A (zh) 一种以煤泥生物炭为载体的固体碱生物柴油催化剂及其制备方法
CN108160090A (zh) 一种以动物骨头为载体的固体碱生物柴油催化剂及其制备方法
Zhang et al. Hierarchical porous SAPO-34 decorated with Mo and W oxides for concurrent transesterification-esterifications for efficient biodiesel production from acidic soybean oil
Yuan et al. RSM optimization and kinetics study of α-Fe2O3/g-C3N4@ H photocatalyst with S-type heterojunction for esterifying crude castor oil to reduce acidity and synthesize biodiesel
CN105107547B (zh) 高疏水性耐高温固体酸催化剂
Kaur et al. Surface‐Modified CaO Catalyst for the Production of Glycerol Carbonate
CN103418365A (zh) 一种石墨烯基固体碱催化剂的制备及其在生物柴油生产中的应用
CN103301857B (zh) 一种三元复合固体碱催化剂的制备方法及利用其催化合成新型生物柴油的方法
CN109111994B (zh) KOH-K2CO3-Al2O3固体混合碱催化棉籽油制备生物柴油的方法
CN105772076A (zh) 一种具有水热稳定性的介孔催化剂、其制备方法及用其催化水热液化微藻制备生物油的方法
Tang et al. Highly efficient procedure for biodiesel synthesis using polypyrrole functionalized by sulfonic acid
Li et al. Enhanced biodiesel production from low-value acidic oils using ordered hierarchical macro–mesoporous MoAl@ H-SiO2 catalyst
CN103182300A (zh) 凹凸棒土负载碳酸钾的非均相催化剂及其制备方法和在生物柴油催化合成中的应用

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20180622

RJ01 Rejection of invention patent application after publication