[发明专利]一种多功能固体超强酸催化剂的制备方法及以餐饮废油为原料合成生物柴油的方法

权利要求书

1.一种多功能固体超强酸催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)制备吸微波固体超强酸：

分别取粒径在0.1mm的石墨颗粒和碳化硅颗粒，按照石墨与碳化硅的质量比1：4进行球磨混合，得到石墨-碳化硅混合物待用；

按照100g/L的用量将ZrOCl₂·8H₂O加人蒸馏水中充分溶解得到溶液，然后按照20g/L的用量将石墨-碳化硅混合物加入该溶液中搅拌混合均匀，之后在搅拌转速400rpm·min^-1下滴加浓氨水调节溶液PH值为PH=8.2，生成包覆了石墨-碳化硅混合物的Zr(OH)₄沉淀，直至滴加氨水无新沉淀生成时停止，然后放置24h进行陈化；

然后进行反复抽滤、洗涤直至无氯离子，将得到的滤饼在110℃下真空烘干至质量恒定，将得到的固体物质按100g/L用量与1.5mol·L^-1硫酸溶液在30℃下搅拌混合24h，搅拌速率200rpm·min^-1，之后分离除去硫酸溶液，置于110℃下烘干24h得到固体物质，将该固体物质在550℃氮气保护，常压下焙烧4h后，在氮气保护下冷却至室温，即得到吸微波固体超强酸；

(2)制备多功能固体超强酸催化剂：

将粉末状5A分子筛在110℃下真空烘干10h，在干燥箱内冷却至室温，按照40g/L的用量将分子筛分别加入三甲基氯硅烷、二甲基氯硅烷中，抽真空下以200rpm·min^-1速率搅拌5h，分离除去分子筛，按照体积比为1：1的比例混合，制得三甲基氯硅烷-二甲基氯硅烷混合液待用；

按照100g/L的用量将吸微波固体超强酸加入到三甲基氯硅烷-二甲基氯硅烷混合液中，在30℃，抽真空下以200rpm·min^-1速率搅拌混合10h，之后分离得到固体，固体在50℃下真空干燥5小时，真空冷却至室温，即得到多功能固体超强酸催化剂。

2.如权利要求1所述的一种多功能固体超强酸催化剂的制备方法，其特征在于：步骤(1)中石墨颗粒和碳化硅颗粒的制备方法如下，先进行石墨的预处理，即将块状石墨通过石墨粉碎机粉碎成颗粒，过筛得到粒径在0.1mm的颗粒，用蒸馏水洗涤三遍，过滤，100℃烘干至质量恒定不变；将碳化硅过筛得到粒径在0.1mm的颗粒，用蒸馏水洗涤三遍，过滤，100℃烘干至质量恒定不变。

3.如权利要求1所述的一种多功能固体超强酸催化剂的制备方法，其特征在于：步骤(1)中得到吸微波固体超强酸和步骤(2)中得到的多功能固体超强酸催化剂，用Hammett法测量其酸强度为H₀<-12.7。

4.一种以餐饮废油为原料合成生物柴油的方法，其特征在于，包括如下步骤：采用权利要求1至3中任意一项的催化剂，用废油和甲醇为原料，按甲醇：废油的质量比为1：1，催化剂与废油的质量比为10％～15％，配料后加入带回流的微波反应器中，反应压力为常压，反应温度65～70℃，微波功率350w，搅拌开至600rpm·min^-1，反应时间120-150min；反应结束后离心分离除去催化剂，得到粗品生物柴油，用蒸馏水洗涤静置，得到油相在60-250℃连续减压蒸馏即得生物柴油。

5.如权利要求4所述的一种以餐饮废油为原料合成生物柴油的方法，其特征在于：其中以含水量1.2wt％-2.3wt％，酸值4.87mgKOH·g^-1-15.16mgKOH·g^-1的废油为原料。