[发明专利]一种钙基固体碱催化剂及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种钙基固体碱催化剂及其制备方法与应用，属于催化剂制备技术领域。一种钙基固体碱催化剂的制备方法包括：(1)将生蚝壳粉、碱性硅溶胶、造孔剂加入水中，混匀后干燥、煅烧，冷却到室温，研磨后过筛，得到负载氧化钙载体；(2)将所述负载氧化钙载体和锌盐加入水中，反应，过滤、洗涤、干燥、加热、煅烧、冷却，得到钙基固体碱催化剂前体；(3)将所述钙基固体碱催化剂前体研磨，过筛，加入溴乙烷的甲醇溶液，反应，过滤、干燥，得到钙基固体碱催化剂。该钙基固体碱催化剂具多孔结构，抗酸性增强，能与油性反应物充分接触，能够为催化反应提供充足的碱性活性位点，应用于生物柴油制备中，生物柴油得率≥96％，且可以多次重复使用。

技术领域

本发明属于催化剂制备技术领域，特别是涉及一种钙基固体碱催化剂及其制备方法与应用。

背景技术

生物柴油是以动植物油脂为原料加工的可替代普通柴油的环保型燃油，可以在内燃机中以合适的比例与柴油混合，也可以直接添加到柴油发动机中使用，具有燃烧性能好，可促进发动机充分燃烧；生物柴油不含硫和芳烃，氧含量高(10％)，能够显著减少尾气中有害物质的排放，其闪点高，挥发性低，在储运和使用中安全性高。

生物柴油可以通过催化或非催化方法制备，非催化方法耗能高、投资大，因此优选催化剂催化的方法生产。催化法生产生物柴油，又分为均相催化和非均相催化，均相催化所用催化剂主要为强酸、强碱，具有生产成本高、与产物难以分离、废水产生量大等缺点。相比，非均相催化剂在反应结束后，产物不需要水洗，无废水产生，对环境友好。

生物柴油主要由脂肪酸烷基酯组成，其来源于游离脂肪酸的酯化以及甘油酯的酯交换，碱土金属氧化物或碱性氧化物均可作为生物柴油非均相催化剂使用。

作为主要的海洋水产养殖品种之一，生蚝汁多味美，且具有保健功能，深受消费者喜爱，但大量的生蚝壳往往未经处理而直接丢弃，散发出难闻气味，对环境污染严重。为了实现生蚝壳废弃物的资源化利用，研究人员将其开发为建筑材料、酸性硫酸盐土壤稳定剂和磷酸盐吸附剂等，但上述产品附加值不高，生蚝壳的利用率低。生蚝壳的主要成分是碳酸钙，通过高温煅烧将其转化为氧化钙，可作为酯交换催化剂应用于生物柴油制备中，但煅烧生蚝壳直接作为催化剂存在活性不高，催化剂易中毒、失活以及重复利用率低等问题。

因此，如何制备一种活性高、稳定性高，且可重复多次利用的钙基固体碱催化剂已经成为本领域亟需解决的一个问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种钙基固体碱催化剂及其制备方法与应用，以解决上述现有技术存在的问题。

本发明提供如下方案：

一种钙基固体碱催化剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)将生蚝壳粉、碱性硅溶胶以及造孔剂加入水中，混匀后干燥、煅烧，冷却到室温，研磨后过筛，得到负载氧化钙载体；

(2)将所述负载氧化钙载体和锌盐加入水中，反应，过滤、洗涤、干燥、加热、煅烧、冷却，得到钙基固体碱催化剂前体；

(3)将所述钙基固体碱催化剂前体研磨，过筛，加入溴乙烷的甲醇溶液，反应，过滤、干燥，得到钙基固体碱催化剂。

进一步地，步骤(1)中生蚝壳粉的制备方法为：将生蚝壳表面杂质去除，用水冲洗干净，50℃下干燥24h，破碎后过40目筛，即得生蚝壳粉。

进一步地，步骤(1)中造孔剂为碳酸铵和碳酸氢铵中的一种。

进一步地，步骤(1)中生蚝壳粉、碱性硅溶胶、造孔剂以及水的料液比为：(20-50)g∶(60-80)g∶(10-30)g∶(100-200)mL。

进一步地，步骤(1)中干燥温度为100-120℃，干燥时间为2-5h；煅烧温度为900-950℃，煅烧时间为4-6h。