[发明专利]一种碳基磁性固体酸催化剂及其在生物柴油制备中的应用

摘要

本发明公开了一种碳基磁性固体酸催化剂及其在生物柴油制备中的应用。混合CMC溶液和Fe³⁺溶液，沉析固体再用Fe³⁺溶液浸泡，干燥后的固态物经煅烧、研磨后得磁性材料，再与CMC和Zr²⁺/Fe³⁺溶液混合，固体材料干燥后，经磺化，过滤，洗涤，冷冻干燥后获得碳基磁性固体酸催化剂。该催化剂同时具有Lewis酸性和酸性，具有较适宜的磁饱和强度。可以直接用于高酸值油的反应，催化效果非常好，生物柴油得率>95％，催化剂回收率>90％。且循环使用能力较优，5次反应后生物柴油产率还能达到80％以上。失活催化剂经磺酸化处理后循环反应5次，生物柴油产率依然可达90％以上。

主权项

1.一种碳基磁性固体酸催化剂，通过以下方法制备得到：(1)合成碳基磁性材料C@Fe：①配制10～50g/L的羧甲基纤维素钠溶液和1.0～4.0mol/L的Fe³⁺溶液；②在搅拌条件下，取1体积份羧甲基纤维素钠溶液缓慢加入到相同体积份Fe³⁺溶液中，螯合3h，然后过滤出沉析固体，洗涤至中性并干燥；③干燥后的沉析固体研磨过筛并置于Fe³⁺溶液中浸泡3h，m_固体：m_Fe³⁺：V_水＝10～20g/5.6～22.4g/100mL，再经过滤、洗涤、干燥；④干燥后的固态物在400～600℃条件下煅烧2h，研磨后过40目筛制得碳基磁性材料C@Fe；(2)合成碳基磁性固体酸催化剂：①取碳基磁性材料C@Fe均匀混合在10～50g/L的羧甲基纤维素钠溶液中，然后缓慢加入到91～364g/L的Zr²⁺水溶液或56～224g/L的Fe³⁺水溶液中；m_磁性材料：V_CMC溶液：V_Zr²⁺_溶液/Fe³⁺_溶液＝1～5g/200mL/200mL；Na⁺离子被Zr²⁺或Fe³⁺置换生成羧甲基纤维素锆或羧甲基纤维素铁，并对磁性材料进行包埋；反应溶液静置3h，过滤出固体材料，洗涤至中性并干燥；②干燥后的固体材料与浓度为98％的硫酸按照m_固体：V_浓硫酸＝1～10g/100mL的质量体积比混合，在100～200℃条件下磺化10～24h，过滤，用80℃以上热水洗涤至中性，冷冻干燥后过200目筛，即获得所需碳基磁性固体酸催化剂。