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《新型鈣基固體堿的制備及用于生物柴油的研究【文獻綜述】》由會員上傳分享,免費在線閱讀,更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、畢業(yè)論文文獻綜述化學(xué)工程及工藝新型鈣基固體堿的制備及用于生物柴油的研究摘要生物柴油是一種理想的替代型新能源,對緩解礦物石油燃料資源的短缺和環(huán)境問題有著積極的意義。目前,用于酯交換反應(yīng)制備生物柴油的催化劑主要是均相堿催化劑,但是,均相催化劑對原料的品質(zhì)要求嚴格,且在分離過程中會產(chǎn)生大量的廢水,造成環(huán)境污染,而采用固體堿催化能夠有效解決這些問題。關(guān)鍵詞:生物柴油固體堿酯交換反應(yīng)[前言]近些年來,隨著石油儲量的日益減少,以及人們對生態(tài)環(huán)境問題的日趨關(guān)注,因此能源危機和環(huán)境污染問題儼然已成為困擾當今世界的兩個重要問題。開發(fā)新能源是世界各國亟需解決的問題
2、。生物柴油是目前除了燃料乙醇外的一種重要的生物質(zhì)燃料。由于近幾年世界能源危機問題日益突出,以及石油價格的不斷攀升和國際社會對環(huán)境保護問題的日趨重視,生物柴油產(chǎn)業(yè)在全球范圍內(nèi)得到了迅速地發(fā)展。生物柴油制備的核心技術(shù)是催化方法和催化劑。綜合國內(nèi)外研究現(xiàn)狀,酯交換法是目前催化制備生物柴油的主要方法,這種方法的研究目前已經(jīng)比較系統(tǒng)和成熟。當前使用的催化劑比較多的是均相酸堿催化劑,因為該催化記得特點是反應(yīng)快,工藝簡單。但在生產(chǎn)中也出現(xiàn)了許多問題,如催化劑分離困難、乳化現(xiàn)象嚴重、副反應(yīng)多、酸堿對設(shè)備腐蝕嚴重、后處理過程比較繁瑣等缺點。就目前國內(nèi)研究結(jié)果來看
3、,固體酸作為催化劑的缺點是反應(yīng)時間過長,生產(chǎn)成本較高;且單獨使用堿或金屬氧化物作為催化劑也存在很多問題,如催化過程需要消耗大量的催化劑、且與產(chǎn)物分離困難等問題。陰離子交換樹脂技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)上很難實行,主要由于其成本較高。但負載型固體堿催化劑具有制備方法靈活,催化效率高,可重復(fù)利用率高等優(yōu)點,比較適合于酯交換反應(yīng)。因此本文研究選擇此類負載型催化劑進行酯交換菜籽油制備生物柴油。12參照國內(nèi)外大量文獻,目前鈣鹽以其價格便宜,制備簡單而備受學(xué)者們關(guān)注和研究ZrO2-CaO固溶體具有高穩(wěn)定性而且廣泛用于陶瓷材料和耐火材料,但用于固體堿的研究較少。本文擬以
4、ZrO2-CaO固溶體為基礎(chǔ),研究高穩(wěn)定性高活性的用于生物柴油的固體堿催化劑,它不僅有著較高的催化活性,而且催化劑本身具有很強的穩(wěn)定性,從而使得金屬離子不易溶出。這樣省去了合成生物柴油的后處理過程以及后其引出的一系列繁瑣問題。這對優(yōu)化合成生物柴油工藝有著積極的影響,從而推動了合成生產(chǎn)生物柴油的工業(yè)化生產(chǎn),同時在有效緩解當今石油荒、原料荒、能源荒問題上也有著積極的意義。在實驗室前人研究的基礎(chǔ)上,本文繼續(xù)對固體堿催化劑的制備和改性進行了研究。針對固定堿催化劑催化活性下降進行了研究,制備多種固體堿催化劑與菜籽油進行酯交換反應(yīng),然后通過反應(yīng)產(chǎn)物在40℃
5、下的粘度變化進行判斷比較,選擇其中比較合適的固體堿催化劑,并考察了其催化酯交換反應(yīng)的優(yōu)化條件,為進一步考察生物柴油的連續(xù)化研究提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。一、生物柴油1.生物柴油的概述所謂生物柴油,是指植物油或動物油脂與低分子量的醇類(主要包括甲醇及乙醇)進行酯交換反應(yīng)制造的脂肪酸類,是一種潔凈的生物燃料。生物柴油(脂肪酸甲酯)是一種可再生的生物質(zhì)能源[1],它以大豆和油菜籽等油料作物、油棕和黃連木等油料林木果實、工程微藻等油料水生植物以及動物油脂、餐飲廢油等為原料制成的液體燃料,是優(yōu)質(zhì)的石油柴油代用品。生物柴油是典型“綠色能源”[2],大力發(fā)展生物柴油對
6、經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展,推動能源替代,減輕環(huán)境壓力,控制城市大氣污染具有重要的戰(zhàn)略意義。生物柴油具有以下特點:1.無毒,生物降解率達98%,其降解速率是石油的兩倍,有益于保護生態(tài)環(huán)境;2.利用可再生的植物資源生產(chǎn),可降低對進口石油的依賴性;3.與石油柴油相比,使用生物柴油可大大減少二氧化碳、二氧化硫、多環(huán)苯類致癌物質(zhì)和“黑煙”等污染物排放;4.生物柴油生產(chǎn)過程中使用的植物還可將二氧化碳轉(zhuǎn)化為有機物固化在土壤中,從而減少大氣中的溫室氣體濃度;5.生物柴油可直接應(yīng)用于現(xiàn)有的柴油發(fā)動機;121.生物柴油相對普通柴油有更高的十六烷值,并且不含芳香化合物,不含硫
7、以及含氧量達10%~11%。生物柴油的這些特性使CO,HC以及顆粒排放(PM)相對于普通柴油大大降低[3-4]。因此,生物柴油可作為優(yōu)質(zhì)的柴油代用品,目前世界上許多國家正大力開發(fā)這種技術(shù)推進其產(chǎn)業(yè)化進程。2.發(fā)展生物柴油的意義在本世紀中葉,隨著多諾拉和倫敦大氣污染事件的發(fā)生,造成了無數(shù)死亡事件,才引起人們對大氣環(huán)境質(zhì)量以及大氣污染控制的高度重視,人們也逐漸開始在大氣污染控制方面投入越來越多的人力、物力以及財力,以解決大氣污染問題。但迄今為止大氣污染問題仍然是全球環(huán)境污染的主要威脅,全球三大環(huán)境的主要威脅,全球三大環(huán)境問題—酸雨、臭氧層破壞、溫室
8、效應(yīng)都是大氣污染問題[5]。在現(xiàn)階段我國,由于生產(chǎn)的迅速發(fā)展以及相應(yīng)配套環(huán)保措施的不完善,大氣污染問題更加嚴重。因此,如何控制大氣污染將是我國的環(huán)境工