[发明专利]一种合成生物柴油的磁性钙基固体碱催化剂制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及合成生物柴油的磁性钙基固体碱催化剂制备方法及应用，属于催化合成生物柴油技术领域。 

背景技术

随着世界化石能源短缺和环境污染等问题亟待解决，积极探索发展可替代性与可再生性能源势在必行。其中，一种环境友好型能源—生物柴油进入人们的视线，迅速成为全球新能源开发的热点，而合成生物柴油的关键在于开发高效的绿色催化剂。 

国内外生物柴油工业生产上一般采用强碱(NaOH或KOH)等均相催化剂催化酯交换反应。均相催化剂具有反应条件温和，催化效率高等优点，但缺点是强碱腐蚀设备、不易与产物分离，阻止其回收再利用、容易产生工业三废，污染环境等。非均相催化剂对设备腐蚀性小，易于回收再利用，能够有效降低环境污染。因此，采用非均相催化剂制备生物柴油是一种绿色的生产工艺。钙基固体碱作为一种新环境友好型非均相酯交换催化剂，它同时拥有均相催化剂的高活性和非均相催化剂的环保性，还具有原料成本低、制备简单和稳定性好等优点，是真正意义上的高效绿色催化剂。固体催化剂普遍存在着颗粒大、宏观反应效率低的缺点，为提高反应速率，必须降低催化剂的颗粒尺寸，但颗粒过小，又会导致催化剂与产物难分离的问题，例如小颗粒氧化钙通常以悬胶状态存在于反应体系中，反应结束后难以与产物分离，制约其催化合成生物柴油的工业化进程。目前有人将催化剂赋予磁性，从而解决了小颗粒催化剂难分离的问题，提高催化剂的回收利用率。 

磁性钙基固体碱作为一种新型催化剂，既具有高活性，又具有独特的磁分 离特性，简化合成生物柴油的工艺流程，降低操作成本，目前引起了人们的关注。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种合成生物柴油的磁性钙基固体碱催化剂制备方法。以该方法所制备的催化剂具有高活性和独特的磁分离特性。 

本发明通过下述技术方案加以实现的，一种合成生物柴油的磁性钙基固体碱催化剂用于催化大豆油酯交换合成生物柴油，该磁性钙基固体碱催化剂的制备方法，其特征在于包括以下过程： 

(1)磁性颗粒的制备：将摩尔比为1：2的六水硫酸镍和六水三氯化铁分别溶于15mL超纯水，磁力搅拌10min使其混合均匀，记为溶液A。另称取一定量的氢氧化钠，溶于15mL超纯水中，记为溶液B，在磁力搅拌下将B逐滴加入到A中，再用15mL超纯水洗涤烧杯中的氢氧化钠，并加至混合溶液中，搅拌20分钟使其混合均匀，然后将其混合溶液放入150mL反应釜中，在180℃下水热反应10h，冷却，在磁场中分离取出，超纯水洗涤3次后于200℃下干燥4h，即得到磁性铁酸镍(NiFe₂O₄)颗粒。 

(2)氯化钙溶于去离子水水中，将上述得到的磁性铁酸镍颗粒(氯化钙与磁性颗粒摩尔比为1：1～10：1)均匀分散到氯化钙溶液中，剧烈搅拌下滴加氢氧化钠溶液(氢氧化钠与氯化钙摩尔比略大于2：1)，滴完后继续搅拌30min，再升温至65℃陈化18h，用饱和氢氧化钙溶液洗涤3次，80℃真空干燥12h，样品在400～900℃焙烧1～5h，自然冷却至室温，得到磁性钙基固体碱CaO／NiFe₂O₄。 

上述制得磁性钙基固体碱催化剂用于合成生物柴油的方法，其特征在于包括以下过程：将大豆油加入到三口圆底烧瓶，水浴下预热至设定温度，再将一定量甲醇和磁性钙基固体碱催化剂的混合液加入到三口圆底烧瓶中，在常压和 磁力搅拌作用下回流反应一段时间后，采用冰浴迅速冷却至室温，将产物离心并移至分液漏斗中静置分液。上层相生物柴油(脂肪酸甲酯)和微量甲醇，经真空蒸馏回收甲醇，再采用气相色谱进行产率分析；下层相甘油和过量甲醇；底部固体催化剂经甲醇洗涤干燥回收。 

上述合成生物柴油的方法，其特征在于：催化剂用量0.5～3％，反应时间2～6h，醇油摩尔比6：1～18：1，反应温度50～80℃。 

所述的甲醇的回收方式为真空蒸馏，甘油的回收方式为溶液萃取，催化剂的回收方式为甲醇洗涤干燥。 

所述的酯交换过程为水浴加热，迅速终止反应方法为冰浴冷却。 

本发明的优点在于：1、本发明采用的磁性钙基固体碱催化剂活性高、原料成本低、稳定性好；2、该类催化制具有独特的磁分离特性从而易于实现再回收利用，大大减少对环境的污染和节约资源。 

下面通过具体实施例来对本发明加以进一步说明，但不限制本发明。 

具体实施方式

【实施例1】