生物柴油生物基炭质催化剂催化大豆皂脚酸化油制备生物柴油峰1,乌日娜2,梁志霞1,刘卓1,王同华2,杨天奎1,修志龙1郭(1.大连理工大学环境与生命学院,辽宁大连116024;2.大连理工大学化工学院,辽宁大连116024)摘要:选择大豆皂脚作为原料制备酸化油,并选用废弃的落叶松木屑,直接磺化制备生物基炭质催化剂,催化皂脚酸化油制备生物柴油。考察了生物基炭质催化剂催化皂脚酸化油生产生物柴油的工艺,得出最佳反应条件为:催化剂用量为皂脚酸化油的5.0%,反应温度70℃,甲醇与皂脚酸化油摩尔比7.5∶1,醌化反应5h,生物柴油酯化率为97.22%。与相同磺酸根基团当量的H2SO4相比,生物基炭质催化剂催化酯化反应能力更佳。关键词:大豆皂脚;酸化;生物基炭质催化剂;酯化反应;生物柴油:TQ645;TQ51文献标志码:A:1003-7969(2009)04-0035-04Biodieselproductionfromacidifiedsoapstocksusingabiomass-basedcarbonaceouscatalystGUOFeng1,WURina2,LIANGZhixia1,LIUZhuo1,WANGTonghua2,YANGTiankui1,XIUZhilong1(1.SchoolofEnvironmentalandBiologicalScienceandTechnology,DalianUniversityofTechnology,LiaoningDalian116024,China;2.SchoolofChemicalEngineering,DalianUniversityofTechnology,LiaoningDalian116024,China)Abstract:Intraditionalbiodieselproduction,thefeedstockcostishighandtheseparationofhomogeneouscat2alystsisdifficult.Toresolvetheseproblems,low-costsourceofacidifiedsoybeansoapstockswasesterifiedtoproducebiodieselbyabiomass-basedcarbonaceouscatalystobtainedfromsulphonationoflarchpowder.Thebiodieselyieldwas97.22%underthefollowingoptimalesterificationconditions:biomass-basedcarbonaceouscatalystdosage5.0%,reactiontemperature70℃,molarratioofmethanoltoacidifiedsoybeansoapstocks7.5∶1,andreactiontime5hoursparedwithhomogeneousacid-catalyzedmethod,thismethodcouldsim2产成本的75%左右[2],成为制约我国生物柴油产业化的根本问题,同时某些原料却未真正被利用起来。以大豆加工为例,每年可产生百万吨的皂脚。皂脚一般用作表面活性剂或助剂的原材料[3],但应用相当有限。而皂脚可转化为酸化油,与相同植物油相比成分相似而价格便宜,是开发生物柴油的优质原料[4]。常规生物柴油生产工艺是先将皂脚分相、酸生物柴油是一种环境友好、可生物降解、可再生的清洁能源[1],但是由于原材料成本占生物柴油生收稿日期:2008-11-08;修回日期:2009-02-12基金项目:863计划(2007AA02Z208);973计划(2007CB714300)作者简介:郭峰(1979),男,在读博士,主要从事新型固体酸碱催化法制备生物柴油方面的研究工作(E2mail)0411guofeng@163。通讯作者:修志龙,教授,博士生导师(E2mail)zhlxiu@dlut.edu。[5,6][7,8]化,然后酯化。酯化可采用液体酸催化法和[9]脂肪酶催化法,液体酸催化法虽然不受原料中游离脂肪酸(FFA)的影响,但易发生炭化反应,腐蚀金属设备,后处理工艺复杂,产品品质差。脂肪酶催化中国油脂CHINAOILSANDFATS362009Vol134No14法对高酸值油脂催化活性高,条件温和,操作安全,但脂肪酶成本高,使用寿命短。开发和使用催化活性高、易分离的非均相固体酸催化剂,是实现生物柴油绿色生产工艺的手段之一。虽然Nafion等固体酸可以重复利用,但价格昂贵,催化能力比液体酸低[10]。Masakazu等[11]人将葡萄糖、果糖等单糖分步炭化、磺化后得到糖催化剂,用于制备生物柴油,催化活性远远高于常规固体酸催化剂。Lou等[12]人在此基础上,以淀粉和纤维素为原料制备糖基固体酸催化剂,并分析了催化活性和结构,证明以淀粉为原料制备的固体酸活性更高是典型固体酸硫酸锆和铌酸催化活性的数倍。本文选用木材加工废料木屑为原料,在氮气环境下直接磺酸化,制备了廉价、环境友好的生物基炭质催化剂。将所得生物基炭质催化剂用于大豆皂脚酸化油与甲醇的酯化反应,考察了催化剂用量、反应温度和甲醇与皂脚酸化油摩尔比等因素的影响。1材料与方法1.1材料、仪器落叶松木屑,大连某木材加工厂;大豆皂脚,大连惠良大豆科技发展有限公司。IKARW20型电动搅拌器,HH-S恒温水浴锅,DLSB-5/25型低温冷却液体循环机,CR21型高速冷...