均相碱催化大豆油制备生物柴油的比较研究
基于均匀设计的生物柴油最优制备工艺参数研究
收稿 日期 ： ０ ００ －４ ２ １－３０ 基金项 目： 江省科技厅 资助项 目（ 浙 编号 ：０ ８ ２ １ １ ； ２ ０ Ｃ １７ ） 浙江省交通厅 科技项 目（ 编号 ：０ ８ １ ２０ Ｗ０ ） 作者简介 ：马林才 （９ ５ ） 男 ， １７ 一 ， 副教授 ， 士生 ， 博 主要从 事汽车发动机代用燃 料的应用研究． — ｉ ｌ ｃｉ ａ ｏｕ ｃｍ Ｅｍａ ：ｎａｍ ＠ｓｈ ．ｏ ｌｉ
均 未做 进一 步分 析 ．
而 交互 作用 对 生物 柴 油产 率 的影 响往 往不 能 忽
１ 制备 材 料 与 设 备
１ １ 试 验材 料 ．
试 验 材 料 有 大 豆 油 、 醇 、 氧 化 钠 、 酸 等 甲 氢 盐
（ １． 表 ）
表 １ 试 验 材 料
略． 根本原 因在于现有的关于生物柴油制备 的文献 中 ， 数都 采用 正 交试 验设 计 ． 涉及 的 因素水 平 数 多 能
质 的代 用 能源 ． 物柴 油 的化 学结 构里 含有 氧原 子 ， 生
匀设 计 安排 试验 ， 大 因素 水 平数 至 ６ 基本 上 涵 盖 扩 ，
了 目前 相关 研 究 者 涉 及 到 的水 平 范 ． 后 应 然
用 逐步 回归 技术 对 因素 及 其 交 互 作 用 进 行 分 析 ， 最 后 用有 约束 优 化 和 Ｂ Ｐ神 经 网 络 优 化 功 能 ， 找 出 寻 大 豆油 制备 生 物柴 油 的最优 工艺 ．
时间之间则存在协 同作用． 利用回归分析和 Ｂ Ｐ神经 网络 ， 确定最优工 艺参数为 ： （ ） 凡 油）＝ 醇 ：（
６ １ 催 化 剂质 量 分数 １ ０ ； 应 温度 ４ Ｃ； 应 时间 ３ ｉ． 液相 色谱仪 测 定 ， ：； ．％ 反 ５ｏ 反 ０ｍｎ 经 生物 柴 油 产 率
碱性脂肪酶催化大豆油合成生物柴油
碱性脂肪酶催化大豆油合成生物柴油作者：崔建兵陈建平郑毅来源：《海峡科学》2009年第02期[摘要]以叔丁醇为反应介质，研究碱性脂肪酶加入量、醇油摩尔比、甲醇加入次数和加入时间、反应温度、反应时间对酯交换合成生物柴油的转化率影响，得到最佳的反应条件：酶的加入量为每1mmol大豆油加入256U；醇油摩尔比4:1；反应温度32℃；摇床转速150r/min；反应时间48h；甲醇分四次加入（t＝0，4，12，28h），每次加入总量的1/4。
用气相色谱测定，其转化率达到90.1%。
[关键词]脂肪酶酯交换生物柴油生物柴油是由可再生的动植物油脂与短链醇（甲醇或乙醇）经转酯化反应制得的脂肪酸酯（甲酯或乙酯），生物柴油一般由不饱和脂肪酸甲酯（如油酸甲酯、亚麻酸甲酯、亚油酸甲酯等）与饱和脂肪酸甲酯（如软脂酸甲酯、硬脂酸甲酯等）组成[1]，各种甲酯的含量也是不一样的。
它是一种可再生、易生物降解的绿色能源，燃烧后无毒，属环境友好型燃料[2]，面对生物能源短缺和环境污染的今天，它可以作为生物能源的补充甚至替代品，因而显得特别重要。
目前工业上主要是用动植物油脂与甲醇在酸碱催化剂条件下酯化合成，但存在反应废液污染环境、转化率较低、产物分离很困难等缺点。
用脂肪酶代替酸碱催化剂催化合成生物柴油的报道已有很多。
如Yomi Watanabe，Yuji Shimada，Weiyang Zhou等都用脂肪酶催化动植物油脂合成生物柴油[3-5]。
利用酶法合成生物柴油条件温和、醇用量少、产物易分离、反应废液排放无污染、生物柴油燃烧对环境无污染、可再生。
但目前的主要瓶颈是：酶的成本比较高和寿命短，低碳醇转化率低[6-7]。
随着世界范围能源短缺的出现，以及人们对环境保护的日益重视，研究生物柴油这一绿色环保型燃料，不仅可以开发出新型能源，而且可充分利用我国的土地资源，调整农作物结构，促进农业的发展，同时还可促进新兴的生物柴油工业的发展，从而产生巨大的社会效益和经济效益。
固体碱催化制备生物柴油工艺研究的开题报告
固体碱催化制备生物柴油工艺研究的开题报告
一、选题背景
近年来，随着环保意识的不断提高和化石能源的日益枯竭，生物质能源逐渐成为了研究的热门方向。
生物柴油作为生物质能源的一种，具有绿色环保、可再生资源、
低碳排放等优点，被广泛关注和应用。
目前，生物柴油主要是通过催化转化法制备，
其中固体碱催化法因其简便、高效、环保等特点，尤其受到研究者的关注。
二、研究目的
本文旨在通过固体碱催化法制备生物柴油的工艺研究，提高生物柴油的制备效率和质量，并通过对比实验研究优化最佳工艺条件。
三、研究内容和方法
本文将对固体碱催化法制备生物柴油的工艺进行研究和探讨。
具体研究内容包括固体碱种类的选择、反应温度、反应时间、催化剂用量、催化剂重复使用次数等方面
的探讨。
同时，利用傅里叶变换红外光谱仪（FTIR）对生物柴油的化学结构进行分析，检验其质量。
四、研究预期结果
通过对固体碱催化法制备生物柴油的不同工艺条件下的对比实验研究，期望得到最佳工艺条件，提高生物柴油的制备效率和质量。
同时，通过FTIR仪器的分析，检验生物柴油的质量，进一步验证了最佳工艺条件的可行性和有效性。
五、研究意义
本研究结果将为生物柴油的工业化生产提供一定的参考价值和理论基础。
同时，也可以为固体碱催化应用于其他生物质试剂的转化提供实验基础和经验借鉴。
大豆油制备生物柴油_李为民
1101大豆油制备生物柴油李为民1 徐春明2(1 江苏工业学院化工系,江苏常州 213016;2 石油大学重质油加工国家重点实验室,北京昌平 102200)摘 要:由大豆油与甲醇在催化剂NaOH作用下通过酯交换反应制得了生物柴油(BDF)。
用气相色谱法跟踪研究醇油摩尔比、反应温度、反应时间及催化剂用量对产物生物柴油浓度的影响,根据实验得到大豆油制备生物柴油合适温度为40 、合适催化剂用量为1%、合适醇油摩尔比为6 1、反应时间为50min。
考察了大豆油酯交换反应的动力学,由实验数据绘制的动力学曲线呈现出酯交换反应在开始阶段为二级反应,并逐步转变为一级反应,反应后期为零级反应,与文献[6,7]报导棉籽油、棕榈油酯交换反应动力学结果一致。
由动力学实验数据求出酯交换反应的动力学参数,酯交换反应的活化能为41 53KJ/mol,频率因子为6 39 106(mol/L)-1 min-1。
关键词:生物柴油 动力学 脂肪酸甲酯 大豆油 酯交换反应1 前言生物柴油可作为石油燃料的替代品,具有可再生、易生物降解、无毒、含硫量低和废气中有害物质排放量小等优点。
目前,生物柴油的生产工艺研究重点在酯交换反应[1,2],即植物油和/或动物油(或废食用油)与醇进行酯交换生成脂肪酸酯即生物柴油。
D Kusdiana等[3]用超临界方法对菜籽油制备生物柴油的动力学进行了研究,M Diasakou[4]在非催化条件考察了大豆油酯交换反应动力学,David G B B oocock[5]用四氢呋喃做溶剂研究大豆油的酯交换反应。
本研究以NaOH做催化剂在温和的反应条件下考察大豆油酯交换反应及其动力学。
2 实验2 1 原料试剂与分析大豆油(甘油三酯)的含量分析采用液相色谱法(W ATERS2010);用1102型气相色谱仪色谱法检测产物中脂肪酸甲酯的含量,色谱工作参数:氢火焰离子检测器,2m 3mm的不锈钢填充柱,OV-17固定相,炉温250 ,检测器温度320 ,进样器温度300 ,进样量为0 1 l,内标法(内标物:十一酸甲酯)计算脂肪酸甲酯的含量。
新型固体碱催化剂在生物柴油合成中的应用分析
2021| 02科研开发当代化工研究Modern Chemical R esearch-i- J J新型固体破催化剂在生物柴油合成中的应用分析*王屹然祝媛媛*(湖北大学知行学院生物与化学工程学院湖北430000)搞要：由于人类行为的不节制，造成了目前世界共享资源紧缺，环境污染问题越来越严重，世界上的各个国家开始关注可再生的清洁材料，尤其是生物柴油，如何研究出来简单、有效并且低成本的固体碱催化剂是目前各国关注的重点。
本文主要研究三种不同的固体碱，利 用大豆油催化去合成生物柴油，与此同时，还可以通过脂肪酸曱酯和乙二醇单曱酸之间的反应合成新型的生物柴油。
分别通过研磨配置ZnO/Ca(OH)2/KF催化剂；使用研磨法配置纳米级的NaSiO/CaO/KF催化剂；通过使用浸渍法配置KF/MMT催化剂，并用蒙拓土作为载体，主 要用作催化大豆的油醋交换去制作生物柴油•关键词：固体碱催化剂；生物柴油；应用分析中图分类TQ 文献标识码：AApplication of New Solid Base Catalyst in Biodiesel SynthesisWang Yiran,Zhu Yuanyuan*(School of Biological and Chemical Engineering,Zhixing College,Hubei University,Hubei,430000) Abstract'. Due to the uncontrolled human behavior, the world's shared resources are in short supply, and the problem of environmental pollution is becoming more and more serious. Countries in the world begin to p ay attention to renewable clean materials, especially biodiesel How to develop simple, effective and low-cost solid base catalyst is the f ocus of a ttention of a ll countries. In this p aper, three kinds o f s olid bases were used to catalyze the synthesis of b iodiesel. At the same time, the reaction between f atty acid m ethyl ester and ethylene g lycol monomethyl ether can also be used to synthesize new biodiesel. ZnO / Ca(OH)2 /K F catalyst was prepared by grinding; nanoscale NaSi〇3 / CaO /K F catalyst was p repared by grinding method; KF /M MT catalyst was prepared by impregnation method, and montmorillonite was used as support to catalyze the transesterification of soybean oil to produce biodiesel.Key words i solid base catalyst；biodiesel-, application analysis21世纪以来，我国科技日益发达，各行各业都在稳定健康 发展，其中最重要的能源产业更是不可忽视。
固体碱催化大豆油酯交换制备生物柴油的工艺条件研究
固体碱催化大豆油酯交换制备生物柴油的工艺条件研究
张婉;崔晓亮;郑鹏程;黄辉
【期刊名称】《宁波工程学院学报》
【年(卷),期】2013(025)004
【摘要】本文以固体碱催化大豆油酯交换制备生物柴油的转化率为指标,在单因素分析反应时间、反应温度、醇油摩尔比、催化剂用量等影响的基础上,采用正交试验法优化了反应工艺条件.研究结果表明,大豆油酯交换反应的最佳反应条件为:反应温度55℃、反应时间2h、醇油摩尔比6∶1、催化剂用量1.1 wt％.在此条件下,转化率达96.53％.
【总页数】4页(P63-66)
【作者】张婉;崔晓亮;郑鹏程;黄辉
【作者单位】宁波工程学院,浙江宁波315016;宁波工程学院,浙江宁波315016;宁波工程学院,浙江宁波315016;宁波工程学院,浙江宁波315016
【正文语种】中文
【中图分类】TQ645;TK63
【相关文献】
1.亚临界甲醇相固体碱催化大豆油酯交换制备生物柴油 [J], 侯相林;乔欣刚;齐永琴;王国富;秦张峰;王建国
2.超声强化氢氧化钾催化大豆油酯交换制备生物柴油的工艺条件研究 [J], 崔晓亮;黄辉
3.氧化钙固体碱催化剂用于大豆油和甲醇酯交换制备生物柴油的研究 [J], 刘学军;
贺华阳;王玉军;朱慎林
4.超声强化纳米固体碱催化大豆油酯交换制备生物柴油的动力学 [J], 任庆功;阎杰;丘泰球
5.磁性固体碱催化剂KF/Fe3O4催化大豆油酯交换制备生物柴油 [J], 黄振旭; 秦会安; 李鑫洋; 李颖欣
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制备生物柴油的反应动力学
Ｂ ： ． ： Ｋ ‘ Ｋ Ｋ ２
— 实际生产 中 ，最佳醇油 摩尔比为６１ ：，加入碱催化剂 的量
占总反应原料的质量份 数在０５ １ ～ ％之间 ，有些研究者建
Ｋ ，Ｋ 反复 实验确定 ，Ｏ ， Ｂ为实验控制参数 。 １ ２ｈ Ｅ Ｃ 议在０３ ％左 右 。反应温 度应在６ ℃ ，温度不 同 ，反 ．５ Ｊ ０
～
６￣ ０Ｃ，反应 时间在０～１ ０ ｎ ｍｉ。反应模 型建立假设 ： ２
酯化过 程 为可逆 的 ，异类 的化 学反应 ；相对于 有催化反 应 ，非催 化反 应 部分 可 以忽 略 ；化 学反 应 在油 相 中发 生 ；醇 油 比足够 高使 甲醇在整个 反应 过程 中过 量。在这 个条件 下 ，反应可 以被 看作准均相 反应。相应 的动力学
值表示的溶液浓度 ），则 ：
ｄ Ｅ
＝
Ｋｌ（ ・ Ａｏ－Ｅ） ２・ 一Ｋ Ｅ２
将 相 互 作 用 与 转 化 １ 酸 催 化 酯 化 法
［ ＋Ｅ．３ 】 Ａｏ （ 一１ Ｊ
Ｋ ・ ・ ｔ＝ｈ 。 ［ －Ｅ－３ Ａｏ （＋１ １
１ ＋． Ｉ Ｋ（ ／ ’ Ａ ｏ ｊ
献 的研究者有Ｆｅ ｄ ｎ Ｉ ｏ ｄ Ｈ，ＤＺ ｕ ｒ ５ ｒ ｈ 和 Ｅ ｅ ｍａ 【＇Ｎ ｕ ｅ ｄ
Ｍｉｅｂ ｃ ｌ 。常用 的碱催化剂有Ｋ ￣ Ｎ ＯＨ 。在 ｔ ｌａ ｈ， ｌ Ｌ ｔ —ｅ＝ 等 ＿ ＯＨ ｎ ａ 等
给优化生物 柴油生产工艺 ，降低生物柴油生产成本 。
Ｒ１ ｃ００Ｈ ＋ Ｒ ２一 ｏＨ Ｒ１ 一ｃ００Ｈ — Ｒ２＋ Ｈ ２ ０
式 中 ：Ｒ１ １ —１ 个碳 的烃基 ，Ｒ 为短链醇 ，这里 为 为 １ ７ Ｅ
甲醇 。加入 的硫酸质量 份数 为５—１ ％ ，反 应温度 为３ ０ ０
生物柴油制备方法及国内外发展现状
生物柴油制备方法及国内外发展现状生物柴油是一种利用植物或动物油脂经过酯化反应制得的可再生燃料，其具有环境友好、燃烧性能良好等特点，广泛应用于交通运输、发电、农业等领域。
下面将介绍生物柴油的制备方法及其国内外发展现状。
生物柴油的制备方法一般包括酸碱催化法和超临界催化法两种。
一、酸碱催化法：这种方法是将植物油或动物油脂与酸或碱催化剂进行酯化反应，生成生物柴油。
酸催化法主要是将油脂与酸性催化剂（如硫酸）在高温下反应，通过酯化反应产生甲酯。
碱催化法则是将油脂与碱性催化剂（如氢氧化钠）进行碱催化酯化反应，产生甘油酯燃料。
二、超临界催化法：超临界催化法是利用超临界条件下的催化剂将植物油或动物油脂进行催化裂解，生成生物柴油。
超临界催化通过调节反应温度和压力，将催化剂达到超临界状态，提高反应效果。
国外生物柴油产业已经相对成熟且处于较高发展水平，主要体现在以下几个方面。
首先，生物柴油的制备技术已经相对成熟，催化剂的改进使得反应效果更加稳定，同时也减少了能源和化学品的消耗。
其次，国外各个国家和地区对生物柴油产业都给予了积极的政策和财政支持，推动了生物柴油市场的发展。
在原料方面，国外采用了多种植物油脂和动物油脂作为原料进行生物柴油的制备，能够实现多样化的生产。
此外，国外还在研究生物柴油的混合燃料和添加剂等方面取得了一定的进展。
综上所述，生物柴油作为一种可再生燃料，具有广泛的应用前景和巨大的发展潜力。
在制备方法方面，酸碱催化法和超临界催化法是主要的制备方法。
目前国内生物柴油产业发展相对滞后，但在政策、技术和市场等方面都有机会迎头赶上。
国外生物柴油产业已经相对成熟且发展水平较高，为我国生物柴油制备技术和产业发展提供了借鉴和参考。
固体碱催化剂催化菜籽油制备生物柴油的研究的开题报告
固体碱催化剂催化菜籽油制备生物柴油的研究的开题报告论文题目：固体碱催化剂催化菜籽油制备生物柴油的研究研究背景：生物柴油作为一种绿色、环保、可再生的替代燃料，已经引起了广泛的关注和研究。
目前，生物柴油主要通过酸催化法和碱催化法制备，其中，碱催化法生产的生物柴油由于催化剂易分离、易恢复、催化活性高等优点，逐渐成为了工业化生产的主要方法。
在制备生物柴油的过程中，使用固体碱催化剂能有效减少催化剂的丢失，提高催化剂的利用率，因此具有广阔的应用前景。
研究意义：本文旨在研究利用固体碱催化剂催化菜籽油制备生物柴油的工艺，探究不同条件下催化剂对反应产物的影响，优化制备生物柴油的条件，为生物柴油工业化生产提供理论依据和实验参考。
研究内容：1. 碱催化法制备生物柴油的基本原理2. 固体碱催化剂的特性及应用3. 菜籽油制备生物柴油的反应机理及影响因素4. 实验方案设计，包括制备固体碱催化剂及菜籽油制备生物柴油的实验条件5. 实验数据分析及统计，确定最优化实验条件6. 最优条件下生物柴油的产率及性质测试7. 结论及展望预期成果：1. 确定最优化实验条件，得到高产率、高品质的生物柴油2. 分析实验结果和数据，明确固体碱催化剂在生物柴油制备中的应用价值3. 探索固体碱催化剂制备方法的创新及可持续发展模式参考文献：1. Demirbas, A. (2009). Production of biodiesel from sunflower oil using methanolysis. Energy sources, Part A: recovery, utilization, and environmental effects, 31(13), 1242-1251.2. Lu, J, Yan, Y. (2016). Catalytic Upgrading of Biodiesel: A Review on Process Developments. Energies, 9(6), 455.3. Shah, S., Gupta, M. N. (2007). Lipase catalyzed preparation of biodiesel from Jatropha oil in a solvent free system. Process biochemistry, 42(3), 409-414.。
大豆植物油制备生物柴油的研究的开题报告
大豆植物油制备生物柴油的研究的开题报告
中国是世界最大的柴油消费国，柴油在国民经济发展中占有重要地位。
但柴油的使用带来了严重的环境问题，例如空气污染和全球变暖。
生物柴油是一种环保的替代品，可用于替代传统的石油柴油。
然而，目前的生物柴油产量和质量都存在问题，需要通过进一步研究和改进来提高其质量和生产效率。
本研究将重点探讨利用大豆植物油制备生物柴油的方法和技术。
大豆是世界上最重要的经济作物之一，其种植面积和产量在全球范围内均位居前列，且其油脂含量较高，因此是生产生物柴油的优良原料之一。
本研究将围绕以下几个方面展开：
1. 大豆油提取与纯化技术：探究不同提取方法和纯化工艺对大豆油品质和收率的影响，为后续制备生物柴油提供合适的原料。
2. 生物柴油制备工艺和条件优化：基于大豆油为原料，探究不同反应条件（如温度、反应时间、催化剂种类和用量）对生物柴油的产率和质量的影响，并进行优化。
3. 生物柴油质量评价与应用：对制备的生物柴油进行物化性质检测和GC-MS分析，评估其能否满足工业和运输等领域的应用需求。
本研究拟通过实验室制备和中试验证相结合的方式，探索大豆植物油制备生物柴油的可行性和优化方案，为实现生物柴油的大规模商业应用提供技术支持和理论基础。
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2010年1月第25卷第1期中国粮油学报JournaloftheChineseCerealsandOilsAssociationVol.25,No.1Jan.2010
均相碱催化大豆油制备生物柴油的比较研究秦身钧1,2 孙玉壮1 李 萍1 姚宏伟1 史长林1(河北工程大学河北省资源勘测研究重点实验室1,邯郸 056038)(中国矿业大学(北京)资源与安全工程学院2,北京 10008)
摘 要 选用氢氧化钠和氢氧化钾碱性催化剂,以大豆油为原料催化制备生物柴油,通过正交试验得到了各自的最佳制备条件和影响因素次序。利用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、气相色谱-质谱联用(GC-MS)和气相色谱(GC)等现代仪器对生物柴油进行了详细地定性和定量分析,结果表明反应均得到了较高纯度的生物柴油产品,并且氢氧化钾的催化活性大于氢氧化钠,所得生物柴油产率和纯度更高。关键词 生物柴油 碱性催化剂 大豆油 纯度中图分类号:TQ645.8 文献标识码:A 文章编号:1003-0174(2010)01-0060-04
收稿日期:2009-01-18
作者简介:秦身钧,男,1977年出生,讲师,博士,应用化学
生物柴油是以动植物油脂以及食用废油等生物质为原料制成的可再生清洁能源。石化燃料的枯竭和环境污染加重两大因素决定了新的替代型能源的出现已经是必然趋势,生物柴油作为最重要的可再生液体燃料之一,具有能量密度高、润滑性能好、储运安全、抗爆性好、燃烧充分等优良使用性能,还具有可再生、环境友好及良好的替代性等优点[1],目前
世界上超过95%的生物柴油制备是以食用油为原料的[2],尽管现阶段存在生产成本过高等缺点,但是通
过合理开发利用,可以有效缓解石化柴油供应紧张局面。包括中国在内的许多国家已将发展生物液体燃料确定为国家产业发展方向,利用可再生农、林等植物油资源发展生物炼油是炼油和石化工业实现可持续发展的一条重要途径,有着广阔的应用前景[3]。制备生物柴油的方法主要有直接混合法,微乳液法,热裂解法和酯交换法[4]。其中酯交换法(醇解法)简单易于操作,便于利用现有的相关生产工艺实现工业化生产,尤其是均相碱催化法技术成熟[5-6],
应用最为广泛。已有的研究多侧重于生物柴油的工艺探索或催化剂研究,较少进行产率和纯度等方面的定量比较。本文用氢氧化钠和氢氧化钾均相催化大豆油制备生物柴油,设计了34正交试验,得到了各自的最佳制备条件,进行了产率和纯度的对比研究,并利用红外光谱、气相色谱-质谱联用和气相色谱等方法对生物柴油进行了详细分析。
1 材料与方法1.1 仪器与试剂大豆油:市售。Avatar-370傅立叶变换红外光谱仪:美国Nico2let公司;6890N/5973N气相色谱-质谱联用仪:6820气相色谱仪:美国Agilent公司。1.2 试验方法配制称取一定量的甲醇-氢氧化钠(氢氧化钾)溶液,加入已预热至设定温度的大豆油(原料油的主要成分是甘油三酯,TG)在均匀搅拌下进行反应并开始计时。反应结束后,用冰水冷却使反应迅速终止,
反应混合物在分液漏斗中静置分层,分出下层甘油,
上层即为生物柴油粗产品(主要成分为脂肪酸甲酯,
FAME)。蒸馏除去未反应的甲醇,加入石油醚振荡混合,加入蒸馏水洗涤分出溶解在水相中的催化剂,
残存脂肪酸等物质(重复三次),上层溶液再用无水硫酸钠脱水干燥,二次蒸馏去除其中的石油醚,即得最终产品。1.3 分析方法红外光谱测定原料油及生物柴油,扫描波数400～4000cm-1,分辨率4cm-1,扫描次数32,软件Omnic6.1;精制得到的生物柴油用二次蒸馏过的正己烷稀释适当倍数后,用气相色谱-质谱联用仪进行定性分析,用气相色谱仪进行组分含量测定,以及产品纯度分析,即FAME峰所占总出峰的面积百分比,而生物柴油产率则根据反应式,由生物柴油的质量与所消耗的原料油质量的比值计算[7]。其中色谱第25卷第1期秦身钧等 均相碱催化大豆油制备生物柴油的比较研究测定使用石英毛细管柱(30m×230μm(i.d.)×0.25μm),采取二阶程序升温,柱温由80℃升至180℃,保持2min,升温速率8℃/min;180℃到250℃,保持时间10min,升温速率4℃/min;FID氢离子火焰检测器,检测温度为270℃(色谱-质谱联用中,色谱除使用50∶1分流比外,其它条件类似);
质谱检测器发射电压70eV,分子质量范围30～600u,软件分别为CerityQA-QC,MSDChemstation和NIST98标准质谱库。
2 结果与分析2.1 正交试验制备生物柴油参考已有文献[6,8-9]的基础上进行四因素三水平L
9(34)正交试验,两种催化剂催化下的试验结果
及分析分别见表1和表2。 由表1,表2的极差分析R可知,在大豆油制备生物柴油的反应中,NaOH作催化剂时,其添加量对反应的影响最大,其余依次为醇油物质的量比,反应温度和反应时间;而KOH催化制备中,醇油物质的量比为最重要的因素,催化剂的用量影响略低一些,
其次是反应温度和反应时间。由此选出各自的最优水平组合分别为A3B2C3D2和A
2B2C1D2,即NaOH
催
化时,醇油物质的量比为7∶1,催化剂添加量为反应油脂质量的1.0%,反应温度为70℃,反应时间为60min;KOH作催化剂,其相应条件为6∶1、1.1%、60℃和90min。在上述条件下试验获得的生物柴油产率最高,在相应最佳组合下各进行3次验证试验,
产率均大于92%。表1 NaOH催化制备生物柴油的正交试验与分析
序号A醇油物质的量比B/wt・%催化剂用量C/℃反应温度D/min反应时间产率
/%
15∶10.8504068.5125∶11.0606087.6035∶11.2708080.9146∶10.8608083.6556∶11.0704091.6566∶11.2506081.9877∶10.8706088.8187∶11.0508089.5097∶11.2604080.48K1237.02240.97239.99240.64
K2257.28268.75251.73258.39
K3258.79243.37261.37254.06
k179.0180.3280.0080.21
k285.7689.5883.9186.13
k386.2681.1287.1284.69
R7.269.267.135.92主次因素B>A>C>D
最佳组合A3B2C3D2
表2 KOH催化制备生物柴油的正交试验与分析序号A醇油物质的量比B/wt・%催化剂用量C/℃反应温度D/min反应时间
产率
/%
15∶10.9607088.8425∶11.1709090.3235∶11.38011089.2946∶10.97011090.2156∶11.1807092.6266∶11.3609091.5177∶10.9809089.9087∶11.16011091.6297∶11.3707089.30K1268.45268.94271.97270.75
K2274.34274.55269.82271.73
K3270.81270.10271.80271.11
k189.4889.6590.6690.25
k291.4591.5289.9490.58
k390.2790.0390.6090.37
R1.961.870.720.12主次因素A>B>C>D
最佳组合A2B2C1D2
2.2 产品测定分析2.2.1 红外光谱分析将原料油和各自的生物柴油红外光谱对比分析(图1),发现原料和产物的许多主要官能团吸收峰基
本一致,在1745cm-1出现脂肪酸酯的羰基伸缩振动强吸收,2855和2926cm-1附近分别是甲基、亚甲基的碳氢单键伸缩和反伸缩振动吸收峰,3010cm-1为C=C-H基团的碳氢伸缩振动,723cm-1附近为长
链亚甲基的平面摇摆振动吸收,同时也是顺式C=C
-H基团的碳氢弯曲振动吸收,该处的吸收峰较为明显,而相应的反式双键碳氢弯曲振动吸收968
cm-1较弱,以及1653cm-1处出现的顺式碳碳双键
振动弱吸收[10-11],都说明植物原料油脂肪酸部分以
顺式结构为主,生成生物柴油后968cm-1处吸收消失,顺式结构进一步加强。而在1500cm-1以下,原料油和生物柴油有着较为明显的区别,1199cm-1为酯交换产物FAMEO-CH3伸缩振动吸收,1436
cm-1则是甲氧基中碳氢键的反对称弯曲振动吸收,
而在原料油中则无上述吸收,同时原料油TG中1100
cm-1处O-CH2-R的长链烷基碳氧键反对称振动吸收则消失,上述结果进一步支持了Siatis等的结论[12],以上红外光谱数据可以方便地证明原料植物
油与甲醇发生了酯交换反应,甘油酯中的甘油部分被甲氧基所取代;并且红外光谱有可能进一步用作定量监控反应进度的简便手段。
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