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生物柴油作为一种新型能源,具有清洁环保、可再生性强的特点,对解决石化能源短缺及环境污染等问题具有重要意义。目前,工业化的生物柴油主要是通过均相酸、碱催化酯交换法反应制备的。然而,与传统的均相催化法相比,固体酸、碱催化因具有反应后处理简单、对环境友好等特点,成为了当今社会的研究热点。本文通过共沉淀法和浸渍法制备固体酸、碱催化剂,以麻疯籽油为原料,系统地研究了固体催化剂在生物柴油制备中的应用。首先,采用共沉淀法和浸渍法制备固体酸、碱催化剂,优化制备条件,并进行表征。研究表明,固体酸Ti(SO4)2-Zr(SO4)2/Si O2及固体碱K2CO3/Mg O-Al2O3具有较高的催化活性。以Si O2为载体,当硫酸钛与硫酸锆的配比满足nT i:nZr=3:1,焙烧温度为300°C时,固体酸Ti(SO4)2-Zr(SO4)2/Si O2催化效果较好;当硝酸镁与硝酸铝盐溶液的配比满足nMg:nAl=3:1,碳酸钾负载量为25%,焙烧温度为550°C时,固体碱K2CO3/Mg O-Al2O3的催化效果较好。固体酸的表征结果表明,硫酸锆和硫酸钛以Si-O-Ti键和Si-O-Zr键的形式负载到Si O2载体表面,形成复合型催化剂;固体酸微粒呈规则圆球形,大小均匀,粒径为200~400 nm;固体碱的表征结果表明,焙烧后形成的复合氧化物Mg(Al)-O-K及K2O是提高催化剂活性的原因;固体碱微粒为层片状,大小为200~500 nm。其次,以麻疯籽油为原料,研究固体催化剂在生物柴油制备中的应用。研究表明,固体酸-碱两步催化法适用于催化麻疯籽油制备生物柴油,其中,固体酸催化预酯化反应的最优工艺为:催化剂用量2.0%,醇油摩尔比12:1,温度75°C,时间2 h,酸值可由10 mg KOH/g降为0.78 mg KOH/g,酯化率达92.73%;在预酯化反应的基础上,固体碱催化酯交换反应的最优工艺为:催化剂用量2.0%,醇油摩尔比12:1,温度65°C,时间2 h,转化率为95.98%。最后,以固体酸催化预酯化反应产物为原料,研究固体碱催化酯交换反应动力学,测定其反应产物的主要性能指标。结果表明,在温度为60°C、65°C及70°C时,固体碱催化酯交换反应的速率方程分别为:-rA=0.01512C0.7094,-rA=0.01785C0.7138,-rA=0.02194C0.8253;反应的活化能为35.35 KJ/mol。反应产物的测定结果表明,经固体酸-碱两步法催化后,麻疯籽油可转化为生物柴油,并且生物柴油性能良好,符合我国现行生物柴油标准(GB/T 20828-2014)。