非均相高效催化剂在餐厨废油转化生物柴油中的应用

近年来,非均相催化剂在酯化和转酯化催化制备生物柴油中备受关注。综述了固体碱、固体酸、固定化酶等非均相高效催化剂在生物柴油制备中的研究进展,并展望了新型非均相催化剂在餐厨废油转化制备生物柴油的应用前景。     

金属盐(SO42-/Cl-)固体酸催化剂在污泥制生物柴油中的应用

研究NaHSO₄·H₂O（布朗斯特酸位为主）和AlCl₃·6H₂O（路易斯酸位为主）两类金属盐固体酸催化剂在污泥制取生物柴油过程中的催化性能.结果表明,经过130℃脱水的NaHSO₄·H₂O较AlCl₃·6H₂O表现更为优异,两种催化剂的最优催化条件为催化剂投加量1.2g/10g冷冻干燥污泥、反应温度130℃、反应时间4h.虽然对粗脂肪的酯化率NaHSO₄·H₂O低于AlCl₃·6H₂O,分别为（63.4±2.6）％和（68.9±1.4）％（对应的生物柴油产率分别为9.73%~10.69％和10.80%~11.39％（污泥干基））,但经过GC-MS分析发现NaHSO₄·H₂O催化的生物柴油纯度更高,品质更好;两种催化剂的重复使用性<3~5次.两种催化剂均可实现低成本、高性能且环境友好的催化污泥制备生物柴油.     

剩余污泥微生物发酵合成微生物油脂制备生物柴油技术研究

提高剩余污泥微生物发酵合成微生物油脂的含量是促进剩余污泥制备生物柴油技术的重要研究方向.本研究首先比较了BD法、二甲亚砜-甲醇法和酸热法对剩余污泥微生物油脂提取率的影响.结果发现,酸热法提取得到的微生物油脂含量最高,进一步甲酯化合成的生物柴油产率最高达到2.1%.通过控制发酵过程pH和调节初始C/N,可以提高剩余污泥微生物发酵合成可酯化油脂的含量,在pH=4、C/N=100条件下发酵合成的微生物油脂甲酯化得到的生物柴油产量和产率可提高至1.81 g·L~(-1)和13.06%.在此基础上重点比较了4种模拟含糖废水对剩余污泥微生物发酵合成油脂的影响.结果表明,木糖为碳源时合成的微生物油脂进一步甲酯化为生物柴油的产量和产率显著高于乳糖、蔗糖和葡萄糖,分别达到3.90 g·L~(-1)和24.55%.研究表明,以剩余污泥微生物为菌源,采用木糖等含糖废水为培养基,通过控制发酵条件可以强化剩余污泥微生物合成可酯化的微生物油脂含量,进而提高生物柴油产量.     

食堂废油制备生物柴油的研究

食品废物含有大量的油脂,本研究对食品废物的油脂含量进行了连续监测,以其为原料开展生物柴油的制备研究,并对其组成进行测试分析,同其他原料所得生物柴油作对比,结果表明:食品废物的平均含油率均超过了10%(干基)。利用食品废物中提取的废弃油脂制取的生物柴油以棕榈酸甲酯、油酸甲酯和亚油酸甲酯含量最高,分别为38.70%、亚油酸甲酯18.32%和棕榈酸甲酯31.72%,其组成与以植物油为原料合成生物柴油组成基本相似,符合作为柴油替代品的要求。     

复合固体酸催化合成乙酸正丁酯的应用研究

以粉煤灰为主要原料经激活、复合、陈化、酸浸、干燥、焙烧等工艺制得FCZ—L固体酸催化剂，应用于催化合成乙酸正丁酯取得了良好的效果。考察了不同的焙烧温度、催化剂的用量、反应物比例等对酯化反应的影响。研究表明：醇酸摩尔比为1：1．5，催化剂为反应物总量的1．5％，反应温度100～115℃，反应时间为2h时，酯化率可达98．80％。     

固体碱催化剂制备生物柴油的研究

以CH3COONa为活性组分,Al2O3载体,采用浸渍法制备Na2O/Al2O3负载型固体碱催化剂.用扫面电镜,表面积与孔径分析,红外三种表征方法对此催化剂表面结构及性能进行了分析,结果显示催化剂表面结构和性能良好;用Na2O/Al2O3作为催化剂进行生物柴油合成实验,催化剂表现出很好的催化活性.通过正交试验考察了醇油...     

磷钨酸钾催化餐饮废油合成生物柴油

制备了固体酸催化剂K2.5H0.5PW12O40,用于餐饮废油为原料的生物柴油合成。采用单因素法研究了原料油的游离脂肪酸含量、反应温度、醇油摩尔比和剂油比对反应的影响。结果显示随着原料油中的游离脂肪酸含量增加,产物的收率降低;随着反应温度、醇油摩尔比和剂油比的增加,产物的收率增加,且在温度为373 K,醇油比为24∶1,剂油比为15 wt%时,反应4 h,产物收率可达94%。催化剂的重复使用研究发现,催化剂重复使用4次,产品收率可达92%。     

利用餐厨废油制取生物柴油的影响因素研究

为了有效提高餐厨废油制取生物柴油(脂肪酸甲酯)的产率,降低生产成本,通过正交试验和单因素实验,系统分析醇油比、催化剂浓度、反应时间、反应温度等主要因素对利用餐厨废油制取生物柴油的影响.结果表明,醇油比、催化剂浓度、反应时间、反应温度等因素对餐厨废油制取生物柴油均具有显著影响,各因素影响显著性大小顺序为搅拌速度＞催化剂投加量＞反应时间＞醇油比＞温度;利用餐厨废油生产生物柴油的较佳工艺条件为搅拌强度为60 r·min-1,醇油质量比为0.22∶1,催化剂质量浓度1.0％,反应时间3h,反应温度60 ℃.     

短孔道SiO_2固定化脂肪酶催化剂转化粗餐饮废油研究

一种具有短孔道(~200 nm)、大孔径(~9 nm)特征的有序介孔SiO_2材料被用于固定化脂肪酶LVK-s,并用于催化转化生物油脂产生物柴油。在橄榄油及粗餐饮废油底物体系中,分别于常温下60h反应后,脂肪酸甲酯(fatty acid methyl ester,FAME)的总收率为81.3%和84.1%,脂肪酶比活力分别仍可维持在80%和60%以上。该研究验证了短孔道、大孔径的有序介孔SiO_2材料可作为催化转化粗餐饮废油生产生物柴油的固定化酶催化剂的良好载体,对催化反应中保持高活性具有良好的促进作用。     

废食用油生物柴油的制备及其掺烧时的动力与排放特性

为了查明生物柴油对环境的影响以及废食用油制备的生物柴油对发动机性能和排放特性的影响,研究了生物柴油环境生命周期评价及其对环境的影响以及废食用油生物柴油的生产工艺流程,即甲醇与废食用油在催化剂作用下发生酯交换反应生产出生物柴油.所制备的生物柴油和柴油,按20%和50%掺混后在2台车用增压直喷式柴油机上进行了台架动力和排放特性的测试.试验结果表明,与柴油相比,掺混燃料的动力性和油耗率分别约有3%的下降和8%的上升,烟度、HC、CO和PM排放降低幅度最大分别达65%、11%、33%和13%,而NO_x排放有不同程度的上升.本研究表明,发动机燃用低比例的生物柴油掺混燃料,在发动机不作任何改动和调整时,可以在经济性、动力性和排放等方面取得令人满意的综合结果.     

TiO2/PS/Fe3O4 光催化剂的低温制备及其光催化和磁回收性能

以聚苯乙烯(PS)包覆油酸修饰过的纳米Fe3O4为磁核,在低温(90℃)、中性(pH=7左右)条件下,制备了以PS为惰性隔离层的磁载TiO2光催化剂.用X射线衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、傅里叶红外分光光度计(FT-IR)、振动样品磁强计(VSM)对催化剂的物相组成、形貌、表面性质、磁学性质进行了表征.以苯酚为模拟污染物,考察了其光催化活性,以自制的磁回收装置,考察其回收特性.结果表明,低温制备的TiO2为锐钛矿结构,平均粒径为2～5 nm,催化剂TiO2/PS/Fe3O4[其中物质的量比为n(TiO2)∶n(St)∶n(Fe3O4)=60∶2.5∶1]具有结构完整的壳/壳/核结构,TiO2在PS/Fe3O4表面负载牢固;光催化降解苯酚遵循一级反应动力学方程,TiO2/PS/Fe3O4[n(TiO2)∶n(St)∶n(Fe3O4)=60∶2.5∶1]的反应速率常数K=0.025 8,与纯TiO2的活性接近(K=0.026 2);循环使用5次后,反应速率常数仅降低0.003 4.所制催化剂具有较强的磁感应强度,平均回收率可达到92%以上.该低温水解法制备的磁载TiO2光催化剂具有良好的应用前景.     

负载型铜酞菁的制备及其催化氧化巯基乙醇

以3-(环己氧基)-邻苯二腈和氯化铜为原料,通过钼酸铵固相法合成了一种烷氧基取代的铜酞菁配合物α-四(环己氧基)铜酞菁(CuPc),采用浸渍法将其负载在MCM-41和SBA-15介孔分子筛中,制备了CuPc/MCM-41和CuPc/SBA-15催化剂,并且负载后的酞菁还能回收利用,仍然具有催化效果。采用紫外-可见吸收光谱(UV-vis)、红外光谱(IR)对目标产物进行表征,并用TG对酞菁进行热稳定性分析,结果表明酞菁在200℃时开始失重,350℃时失重率最大为58%;通过氮气吸附对催化剂进行表征,证明酞菁已经进入到分子筛孔道,孔容积分别从0.132 cm3/g减至0.055 cm3/g和0.420 cm3/g减至0.202 cm3/g。研究了2种催化剂在不同pH、催化剂浓度下对巯基乙醇(ME)催化氧化性能的影响,结果表明,CuPc/SBA-15对巯基乙醇(ME)具有较高的催化活性,且2种催化剂的活性在pH=12时都达到最大。     

Application of red mud as a basic catalyst for biodiesel production

Red mud was investigated in triglyceride transesterification with a view to determine its viability as a basic catalyst for use in biodiesel synthesis.The effect of calcination temperature on the structure and activity of red mud catalysts was investigated.It was found that highly active catalyst was obtained by simply drying red mud at 200°C.Utilization of red mud as a catalyst for biodiesel production not only provides a cost-effective and environmentally friendly way of recycling this solid red mud waste,significantly reducing its environmental effects,but also reduces the price of biodiesel to make biodiesel competitive with petroleum diesel.     

富油微藻-真菌共培养资源化处理模拟畜禽养殖废水的效能研究

为探究富油微藻-真菌共培养处理畜禽养殖废水的可行性,构建小球藻(Chlorella vulgaris)和米曲霉菌(Aspergillus oryzae)的共培养体系,通过调节不同比例的微藻真菌初始接种量,对模拟畜禽养殖废水污染物去除、藻菌结合与采收、生物质干质量与生化组分以及生物柴油生产能力进行系统研究.结果表明：(1)C. vulgaris和A. oryzae在废水处理过程中具有协同效应,与C. vulgaris单独处理相比,共培养更有利于污染物的去除.最优藻菌接种比例为25∶1,TN、NH₄⁺-N、TP、COD和Cu(Ⅱ)的去除率分别达72.51%、71.19%、92.23%、91.47%和90.38%.藻菌共培养对3种磺胺类药物(SAs)也具有显著的生物去除效果,磺胺二甲嘧啶(SMZ)、磺胺甲恶唑(SMX)和磺胺间甲氧嘧啶(SMM)的去除率分别达57.61%、58.31%和50.48%.(2)丝状真菌易于与微藻形成球状体,在菌丝强力支撑作用下,C. vulgaris在废水中呈现悬浮状态,提高污染物的去除率,并实现对微藻的高效采收,最高采...     

粗苯酐与杂醇油综合利用制备增塑剂的研究

在固体酸催化下 ,粗苯酐与杂醇油直接酯化再经减压蒸馏制备邻苯二甲酸C4 ～C5混合酯增塑剂 ,经中试生产表明 ,该工艺技术是可行的 ,苯酐及C4 ～C5醇回收利用率均可达 90 %以上 ,且废水排放量很少。其最佳工艺条件为 :(1)酯化反应　 (C4 ～C5醇 )∶(苯酐 ) =2 6∶1 0 ,催化剂用量为反应物总质量的 1 5 % ,温度 110～ 16 0℃ ,时间 5h ,反应在搅拌下进行 ;(2 )减压蒸馏　蒸馏压力 <2 0kPa。     

燃用生物柴油对柴油机颗粒生成和排放特性研究进展

为深入研究生物柴油对柴油机颗粒排放的影响,在总结国内外相关研究进展的基础上,通过研究生物柴油的化学组成和物理特性,讨论了生物柴油产生颗粒的特殊性及其对环境的影响.在此基础上,从PAHs（polycyclic aromatic hydrocarbons,多环芳烃）的形成途径角度简要分析了生物柴油颗粒形成的机理,并从生物柴油的3个关键性质入手,分析了其对颗粒排放的规律和影响.最后,以实际柴油机运行时的5项参数为基础,讨论柴油机实际使用生物柴油对颗粒排放的影响.结果表明:①不同材料和产地生物柴油的理化特性和对颗粒排放的影响有很大不同,但总体有利于减少对人体和环境的有害排放.②生物柴油将改变颗粒形成过程中半挥发性物质在微晶核表面的吸附,富氧作用也使燃烧热解后生成的颗粒尺寸更小,减少40%~50%;同时,纳米结构上的变化增加了生物柴油颗粒的反应活性,形成了更多30 nm以内的核态模式颗粒,更容易被人体吸收.③脂肪酸链的长度、不饱和度和含氧量对生物柴油颗粒排放量的减少发挥了重要作用,而柴油机参数的不同也对生物柴油的颗粒排放十分重要.④生物柴油对颗粒生成机理的关键在于复杂的含碳前驱物的生成路径.使用生物柴油总体上可减少前驱物的排放量,其主要成分为四元环和五元环,占总排放量的58.70%以上,但苯并蒽和?分别上升了44%和340%.研究显示,柴油机燃用生物柴油对颗粒排放有积极的一面,但在超细颗粒和某些特定前驱物控制上仍需引起高度重视.      

Selective oxidation of benzyl alcohols to benzoic acid catalyzed by eco-friendly cobalt thioporphyrazine catalyst supported on silica-coated magnetic nanospheres

A novel magnetically recoverable thioporphyrazine catalyst (CoPz(S-Bu)8/SiO2@Fe3O4) was prepared by immobilization of the cobalt octkis(butylthio) porphyrazine complex (CoPz(S-Bu)8) on silica-coated magnetic nanospheres (SiO2@Fe3O4). The composite CoPz(S-Bu)8/SiO2@Fe3O4 appeared to be an active catalyst in the oxidation of benzyl alcohol in aqueous solution using hydrogen peroxide (H2O2) as oxidant under Xe-lamp irradiation, with 36.4% conversion of benzyl alcohol, about 99% selectivity for benzoic acid and turnover number (TON) of 61.7 at ambient temperature. The biomimetic catalyst CoPz(S-Bu)8 was supported on the magnetic carrier SiO2@Fe3O4 so as to suspend it in aqueous solution to react with substrates, utilizing its lipophilicity. Meanwhile the CoPz(S-Bu)8 can use its unique advantages to control the selectivity of photocatalytic oxidation without the substrate being subjected to deep oxidation. The influence of various reaction parameters on the conversion rate of benzyl alcohol and selectivity of benzoic acid was investigated in detail. Moreover, photocatalytic oxidation of substituted benzyl alcohols was obtained with high conversion and excellent selectivity, specifically conversion close to 70%, selectivity close to 100% and TON of 113.6 for para-position electron-donating groups. The selectivity and eco-friendliness of the biomimetic photocatalyst give it great potential for practical applications.     

桐油水解制备咪唑啉缓蚀剂及其量子化学研究

目的 开发原料价廉易得、能实际应用的缓蚀剂。方法 以桐油为原料,水解后得到桐油酸,然后与二乙烯三胺经过酰胺化和环化反应,生成桐油咪唑啉缓蚀剂。在模拟现场环境的条件下对所合成的桐油咪唑啉缓蚀剂进行电化学测试和高温高压性能评价。利用量子化学计算对桐油咪唑啉缓蚀剂的分子动力学进行模拟,探讨其在Fe表面的吸附作用。结果 红外光谱显示,桐油水解后可生成桐油酸,最终合成物为桐油咪唑啉。电化学测试表明,随着桐油咪唑啉缓蚀剂添加量的增大,20#测试钢片的自腐蚀电位逐渐提高,腐蚀电流降低。高温高压模拟实验显示,加入油酸咪唑啉后,腐蚀速率明显降低,由0.3181 mm/a降到了0.0392 mm/a。量子化学计算表明,桐油咪唑啉分子中的咪唑啉环会平行吸附于铁表面,形成一层缓蚀剂膜。结论 价廉易得的桐油经水解后可得桐油酸,再与二乙烯三胺经过酰胺化和环化反应最终合成了桐油咪唑啉缓蚀剂。该缓蚀剂添加量越大,对20#钢片的缓蚀效果越好,呈现出了较好的缓蚀效果,其分子结构中的咪唑环能平行吸附于铁表面,属于抑制阳极型缓蚀剂。