以坡縷石為載體的制備生物柴油的催化劑及制備方法及用圖
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種W坡縷石為載體的制備生物柴油的催化劑及制備方法及用途。
【背景技術(shù)】
[0002] 世界經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展要W能源作支撐，但隨著化石能源的日漸枯竭W及環(huán)境污染 問題的日益嚴(yán)重，尋找可再生的綠色能源已成當(dāng)務(wù)之急。世界各國非常重視環(huán)境友好的可 再生能源的開發(fā)和利用。各種生物質(zhì)能、太陽能和其他可再生能源將取代石油和煤炭，逐步 成為未來的主要能源。生物柴油屬于生物質(zhì)能中的一種，W其可再生性和環(huán)境友好性，在替 代化石柴油方面有著良好的發(fā)展前景。
[0003] 目前，工業(yè)上生物柴油的生產(chǎn)過程是均相催化法，但運(yùn)種方法通常會存在設(shè)備腐 蝕、產(chǎn)物難分離，催化劑難回收等問題，同時(shí)還會產(chǎn)生大量廢水。因此，開發(fā)綠色、高效的催 化劑成為亟需解決的問題。
[0004] 利用非均相催化劑（尤其是固體堿催化劑）產(chǎn)生物柴油是近年來研究的熱點(diǎn)之 一，目前固體堿催化劑的種類主要有堿上金屬氧化物、稀上金屬氧化物、堿性離子交換樹脂 等。為了節(jié)省生物柴油的生產(chǎn)成本，來源廣泛、成本低廉且制備生物柴油的催化活性較高的 受到了很大的關(guān)注，很多學(xué)者利用蛋殼、軟體動物殼、稻殼灰W及黏± (如水滑石、膨潤上 等）等廢料W及自然來源的物質(zhì)作為合成催化劑的來源。坡縷石是黏±的一種，很多學(xué)者 成功利用天然坡縷石為載體負(fù)載金屬氧化物用于生物質(zhì)（賴桿）熱解和氣化反應(yīng)。但此類 載體并未應(yīng)用在生物柴油的合成。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種W坡縷石為載體的制備生物柴油 的催化劑。
[0006] 本發(fā)明的第二個目的是提供一種W坡縷石為載體的制備生物柴油的催化劑的制 備方法。
[0007] 本發(fā)明的第=個目的是提供一種W坡縷石為載體的制備生物柴油的催化劑催化 制備生物柴油的用途。
[0008] 本發(fā)明的技術(shù)方案概述如下：
[0009] 一種W坡縷石為載體的制備生物柴油的催化劑的制備方法，包括W下步驟：
[0010] (1)將坡縷石粉末過篩，取160~180目之間的粉末，用蒸饋水沖洗3~5次去除 表面的可溶性雜質(zhì)，干燥，得白色粉末狀固體； W11] 似按比例，將5~7g步驟（1)獲得的白色粉末狀固體與50ml、濃度為6~lOg/100血的碳酸鐘去離子水溶液混合，在400~60化pm條件下，攬拌3~5小時(shí)，得懸濁 液，干燥，得到粉末狀固體，在450°C~650°C般燒3~5小時(shí)，得到粉末狀制備生物柴油催 化劑。
[0012] 上述方法制備的W坡縷石為載體的制備生物柴油的催化劑。
[0013] 上述W坡縷石為載體的制備生物柴油的催化劑催化制備生物柴油的用途。
[0014] 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)：
[0015] (1)本發(fā)明的制備方法簡單，無需使用大型設(shè)備處理即可得到催化性能好的催化 劑，成本低。
[0016] (2)本發(fā)明的催化劑催化活性較強(qiáng)，生物柴油產(chǎn)率可達(dá)90%w上；
[0017] (3)本發(fā)明的催化劑可回收再利用，重復(fù)利用8次后，生物柴油產(chǎn)率仍然達(dá)到 80%。
【附圖說明】 陽01引圖1為本發(fā)明的實(shí)施例1的X畑圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019] 下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明，下面的實(shí)施例是為了使本領(lǐng)域的 技術(shù)人員能夠更好地理解本發(fā)明，但并不對本發(fā)明作任何限制。 陽〇2〇] 實(shí)施例1
[0021] 一種W坡縷石為載體的制備生物柴油的催化劑的制備方法，包括W下步驟： 陽0巧 （1)將坡縷石粉末過篩，取160~180目之間的粉末，用蒸饋水沖洗3次去除表面 的可溶性雜質(zhì)，在鼓風(fēng)干燥箱中去除水分，在90°C干燥15小時(shí)，得白色粉末狀固體； 陽02引 似按比例，將7g步驟（1)獲得的白色粉末狀固體與50ml、濃度為6g/100血的碳 酸鐘去離子水溶液混合，在40化pm條件下，攬拌5小時(shí)，得懸濁液，干燥，得到粉末狀固體， 在馬弗爐中45(TC般燒5小時(shí)，得到粉末狀制備生物柴油催化劑。
[0024] 檢驗(yàn)上述催化劑的催化活性：
[00巧]將2. 4g實(shí)施例1制備的制備生物柴油催化劑與30g棟擱油和18g甲醇放入到裝 有磁力攬拌裝置的100ml圓底燒瓶中，同時(shí)圓底燒瓶的頂部安裝有回流冷凝管，開動攬拌， 加熱到65°C，在溫度保持為65°C的條件下反應(yīng)3小時(shí)，靜置分層，離屯、分離催化劑，液相產(chǎn) 物用分液漏斗分層，傾出上層液體，上層液體減壓蒸出未反應(yīng)的底物甲醇，得到生物柴油， 采用氣象色譜法分析，生物柴油（脂肪酸甲醋）產(chǎn)率為90. 4%。
[0026] 實(shí)施例2
[0027] 一種W坡縷石為載體的制備生物柴油的催化劑的制備方法，包括W下步驟：
[00測 （1)將坡縷石粉末過篩，取160~180目之間的粉末，用蒸饋水沖洗4次去除表面 的可溶性雜質(zhì)，在鼓風(fēng)干燥箱中去除水分，在l00°C干燥13. 5小時(shí)，得白色粉末狀固體；
[0029] 似按比例，將6g步驟（1)獲得的白色粉末狀固體與50ml、濃度為8g/100血的碳 酸鐘去離子水溶液混合，在50化pm條件下，攬拌4小時(shí)，得懸濁液，干燥，得到粉末狀固體， 在馬弗爐中550°C般燒4小時(shí)，得到粉末狀制備生物柴油催化劑。
[0030] 檢驗(yàn)催化劑催化活性的方法同實(shí)施例1，生物柴油產(chǎn)率為97. 0%。
[0031] 對實(shí)施例2獲得的制備生物柴油催化劑及實(shí)施例2步驟（1)獲得的白色粉末狀固 體進(jìn)行XRD表征。見圖1，催化劑中主要有坡縷石和少量的K20和A-0-K基團(tuán)。圖中：(a)實(shí) 施例2步驟（1)獲得的粉末；化）是實(shí)施例2獲得的催化劑。 陽0巧實(shí)施例3
[0033] 一種W坡縷石為載體的制備生物柴油的催化劑的制備方法，包括W下步驟：
[0034] (1)將坡縷石粉末過篩，取160~180目之間的粉末，用蒸饋水沖洗5次去除表面 的可溶性雜質(zhì)，在鼓風(fēng)干燥箱中去除水分，在110°c干燥12小時(shí)，得白色粉末狀固體； 陽03引 似按比例，將5g步驟（1)獲得的白色粉末狀固體與50ml、濃度為lOg/100血的碳 酸鐘去離子水溶液混合，在60化pm條件下，攬拌3小時(shí)，得懸濁液，干燥，得到粉末狀固體， 在馬弗爐中650°C般燒3小時(shí)，得到粉末狀制備生物柴油催化劑。
[0036] 檢驗(yàn)催化劑催化活性的方法同實(shí)施例1，生物柴油產(chǎn)率為97. 3%。
[0037] 實(shí)施例4
[0038] 催化劑的可重復(fù)性檢驗(yàn)
[0039] 第一次反應(yīng)：將實(shí)施例2獲得的2. 4g催化劑與30g棟擱油和18g甲醇放入到裝有 磁力攬拌裝置的100ml圓底燒瓶中，同時(shí)圓底燒瓶的頂部安裝有回流冷凝管，開動攬拌，加 熱到65°C，在溫度保持為65°C的條件下反應(yīng)3小時(shí)，靜置分層，離屯、分離催化劑，液相產(chǎn)物 用分液漏斗分層，傾出上層液體，上層液體減壓蒸出未反應(yīng)的底物甲醇，得到生物柴油，生 物柴油產(chǎn)率見表1。
[0040] 將第一次反應(yīng)離屯、分離催化劑通過正己燒洗涂后，在真空干燥箱內(nèi)60°C干燥24 小時(shí)，再次進(jìn)行第二次反應(yīng)，步驟同第一次反應(yīng)。共進(jìn)行九次反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)果見表1。
[0041] 表1本發(fā)明實(shí)施例2獲得的催化劑重復(fù)使用性能測試結(jié)果
[0042]
陽0創(chuàng)實(shí)施例5
[0044] 為探究影響催化劑催化活性的原因，對實(shí)施例1-3制備的催化劑進(jìn)行了表征。
[0045]催化劑的比表面積和孔結(jié)構(gòu)的測定在0MNIS0RP100CX(CoulterCo.，USA)吸附儀 上進(jìn)行。采用液氮溫度（-196°C)下的成吸附法測得BET比表面和孔徑分布，樣品均于 250°C高真空狀態(tài)下預(yù)處理化。用邸T公式和BJH方程分別計(jì)算的比表面積和孔體積。采 用Hammett指示劑法測定催化劑的堿強(qiáng)度。用過的指示劑如下：中性紅（H_ = 6. 8)，漠百 里酪蘭（H_ = 7. 2)，酪獻(xiàn)（H_ = 9. 8)，2, 4-二硝基苯胺（H_ = 15. 0)和4-硝基苯胺（H_ = 18. 4)。在滴定時(shí)候，取一定量的催化劑樣品并加入一定量的正己燒溶液，后充分搖晃20min 后，用0. 02mol/L的苯甲酸乙醇溶液進(jìn)行滴定。
[0046] 結(jié)果表明本發(fā)明的方法獲得的催化劑的活性主要取決于催化劑的堿強(qiáng)度，具體數(shù) 據(jù)參見表2 :
[0047] 表2 :實(shí)施例1、2和3獲得的催化劑及生物柴油產(chǎn)率
[0048]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種以坡縷石為載體的制備生物柴油的催化劑的制備方法，其特征是包括以下步 驟： (1)將坡縷石粉末過篩，取160~180目之間的粉末，用蒸餾水沖洗3~5次去除表面 的可溶性雜質(zhì)，干燥，得白色粉末狀固體； ⑵按比例，將5~7g步驟⑴獲得的白色粉末狀固體與50ml、濃度為6~10g/100mL 的碳酸鉀去離子水溶液混合，在400~600rpm條件下，攪拌3~5小時(shí)，得懸池液，干燥，得 到粉末狀固體，在450°C~650°C煅燒3~5小時(shí)，得到粉末狀制備生物柴油催化劑。2. 權(quán)利要求1的方法制備的以坡縷石為載體的制備生物柴油的催化劑。3. 權(quán)利要求2的以坡縷石為載體的制備生物柴油的催化劑制備生物柴油的用途。
【專利摘要】本發(fā)明公開了以坡縷石為載體的制備生物柴油的催化劑及制備方法及用途，制備方法包括以下步驟：(1)將坡縷石粉末過篩，用蒸餾水沖洗去除表面的可溶性雜質(zhì)，干燥，得白色粉末狀固體；(2)將白色粉末狀固體與碳酸鉀去離子水溶液混合，攪拌，得懸濁液，干燥，得到粉末狀固體，煅燒，得到粉末狀制備生物柴油催化劑。本發(fā)明的制備方法簡單，無需使用大型設(shè)備處理即可得到催化性能好的催化劑，成本低。制備的催化劑催化活性較強(qiáng)，生物柴油產(chǎn)率可達(dá)90％以上；催化劑可回收再利用,重復(fù)利用8次后，生物柴油產(chǎn)率仍然達(dá)到80％。
【IPC分類】B01J32/00, C10L1/02, C11C3/10, B01J21/16, B01J23/04
【公開號】CN105013543
【申請?zhí)枴緾N201510467818
【發(fā)明人】陳冠益, 單銳, 顏蓓蓓, 石家福
【申請人】天津大學(xué)
【公開日】2015年11月4日
【申請日】2015年7月31日