一種以木質(zhì)素炭作載體制備生物柴油的方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種以木質(zhì)素炭作載體制備生物柴油的方法先取木質(zhì)素、氫氧化鈉、碳酸鉀、大豆卵磷脂、殼聚糖、檸檬酸混合，混合物在研磨后經(jīng)活化、洗滌、干燥，將所得木質(zhì)素活性炭置于85v/v％磷酸溶液中，再加入乙烯?醋酸乙烯共聚物、硫酸亞鐵銨、玉米淀粉膠，超聲分散，過濾，沉淀經(jīng)活化、洗滌、干燥，然后將所得木質(zhì)素活性炭載體加至濃硫酸中，加入碳酸鈉、硬酯酸、聚甲基丙烯酸銨，反應(yīng)，冷卻，過濾，沉淀經(jīng)洗滌后得到催化劑，最后取油酸、所得催化劑、甲醇混合，反應(yīng)，離心，上清經(jīng)加熱濃縮得到生物柴油。本發(fā)明利用低成本、可再生的堿木質(zhì)素制備得到固體催化劑，用于酯化反應(yīng)制備生物柴油，所得生物柴油產(chǎn)率高、純度好。
【專利說明】
一種以木質(zhì)素炭作載體制備生物柴油的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于生物柴油技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種以木質(zhì)素炭作載體制備生物柴油的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著國際原油價格劇烈而頻繁地波動以及由于化石燃料的使用引起的環(huán)境惡化，重新激發(fā)起人類尋找新的可替代燃料的動力。從植物油或動物脂肪通過酯交換反應(yīng)合成生物柴油被認為是可部分替代化石燃料的可再生燃料來源。生物柴油由于具有生產(chǎn)方法簡單、可生物降解、非毒性、不含硫、低的溫室氣體排放等特點，是目前世界上最廣泛應(yīng)用的生物燃料之一?，F(xiàn)階段生物柴油的生產(chǎn)主要通過均相堿或催化的酯交換反應(yīng)合成，現(xiàn)在的生產(chǎn)技術(shù)主要存在以下問題:需要高精煉的原料油;均相催化劑不能回收和再利用;產(chǎn)品分離純化等生產(chǎn)工藝復(fù)雜;均相催化劑具有腐蝕性，對設(shè)備材料要求高;生產(chǎn)成本髙以及廢水排放量大等缺點。固體催化劑能夠解決均相法生物柴油生產(chǎn)的以上問題。
[0003]木質(zhì)素是生物圈含量僅次于纖維素的無定型態(tài)的多酸聚合物，與其它天然高分子聚合物相比，無確定的分子結(jié)構(gòu)和分子量，具有明顯的多分散性?；瘜W性質(zhì)穩(wěn)定，難降解，改性困難;不同來源(木本、草本、未本)、不同的分離方法得到的木質(zhì)素結(jié)構(gòu)、性質(zhì)差異大，因此對木質(zhì)素的大規(guī)模應(yīng)用至今仍是一個巨大的挑戰(zhàn)，全世界僅不到的木質(zhì)素得到利用。由于得不到充分利用，木質(zhì)素作為木材水解工業(yè)和造紙工業(yè)中的主要污染源之一，不僅造成嚴重的環(huán)境污染，而且也造成資源的極大浪費。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供一種以木質(zhì)素炭作載體制備生物柴油的方法，所得生物柴油產(chǎn)率高、純度好。
[0005]—種以木質(zhì)素炭作載體制備生物柴油的方法，包括以下步驟:
[0006]步驟I，以重量份計，取木質(zhì)素10?20份、氫氧化鈉4?7份、碳酸鉀2?5份、大豆卵磷脂I?4份、殼聚糖2?5份、檸檬酸I?5份混合，混合物在研磨后經(jīng)活化、洗滌、干燥，得到木質(zhì)素活性炭；
[0007]步驟2，以重量份計，將步驟I所得木質(zhì)素活性炭5?10份置于85v/v^^.酸溶液20?30份中，加入乙烯-醋酸乙烯共聚物2?5份、硫酸亞鐵銨I?6份、玉米淀粉膠3?7份，超聲分散，過濾，沉淀經(jīng)活化、洗滌、干燥，得到木質(zhì)素活性炭載體；
[0008]步驟3，以重量份計，將步驟2所得木質(zhì)素活性炭載體5?10份加至濃硫酸10?25份中，加入碳酸鈉2?5份、硬酯酸I?6份、聚甲基丙烯酸銨3?7份，180?220°C反應(yīng)10?14h，冷卻，過濾，沉淀經(jīng)洗滌后得到催化劑；
[0009]步驟4，以重量份計，取油酸10?20份、步驟3所得催化劑2?5份、甲醇10?30份混合，在50?100 °C反應(yīng)10?14h，冷卻至室溫，離心，上清經(jīng)加熱濃縮得到生物柴油。
[0010]進一步地，步驟I中活化條件為350?650°C、2?4h，升溫速度在10?15°C/min。
[0011]進一步地，步驟2中超聲分散條件為20?50Khz、15?30min。
[0012]進一步地，步驟2中活化條件為600?800°C、3?5h，升溫速度在10?15°C/min。
[0013]進一步地，步驟I中還需要加入異丁醇0.5?2份。
[0014]進一步地，步驟2中還需要加入對甲苯磺酸I?4份。
[0015]本發(fā)明利用低成本、可再生的堿木質(zhì)素制備得到固體催化劑，用于酯化反應(yīng)制備生物柴油，所得生物柴油產(chǎn)率高、純度好。
【具體實施方式】
[0016]實施例1
[0017]—種以木質(zhì)素炭作載體制備生物柴油的方法，包括以下步驟:
[0018]步驟I，以重量份計，取木質(zhì)素10份、氫氧化鈉4份、碳酸鉀2份、大豆卵磷脂I份、殼聚糖2份、檸檬酸I份混合，混合物在研磨后經(jīng)活化、洗滌、干燥，得到木質(zhì)素活性炭；
[0019]步驟2，以重量份計，將步驟I所得木質(zhì)素活性炭5份置于85v/v^^.酸溶液20份中，加入乙烯-醋酸乙烯共聚物2份、硫酸亞鐵銨I份、玉米淀粉膠3份，超聲分散，過濾，沉淀經(jīng)活化、洗滌、干燥，得到木質(zhì)素活性炭載體；
[0020]步驟3，以重量份計，將步驟2所得木質(zhì)素活性炭載體5份加至濃硫酸10份中，加入碳酸鈉2份、硬酯酸I份、聚甲基丙烯酸銨3份，180°C反應(yīng)14h，冷卻，過濾，沉淀經(jīng)洗滌后得到催化劑；
[0021]步驟4，以重量份計，取油酸10份、步驟3所得催化劑2份、甲醇10份混合，在50°C反應(yīng)14h，冷卻至室溫，離心，上清經(jīng)加熱濃縮得到生物柴油。
[0022]其中，步驟I中活化條件為350°C、4h，升溫速度在10°C/min;步驟2中超聲分散條件為20Khz、30min，活化條件為600 °C、5h，升溫速度在1 °C /min。
[0023]本實施例的生物柴油產(chǎn)率在93.5%,所得生物柴油中脂肪酸甲酯含量在97.2%,酸值為 0.73mgK0H/g。
[0024]實施例2
[0025]—種以木質(zhì)素炭作載體制備生物柴油的方法，包括以下步驟:
[0026]步驟I，以重量份計，取木質(zhì)素14份、氫氧化鈉6份、碳酸鉀3份、大豆卵磷脂2份、殼聚糖4份、檸檬酸2份混合，混合物在研磨后經(jīng)活化、洗滌、干燥，得到木質(zhì)素活性炭；
[0027]步驟2，以重量份計，將步驟I所得木質(zhì)素活性炭8份置于85v/v^^.酸溶液23份中，加入乙烯-醋酸乙烯共聚物4份、硫酸亞鐵銨4份、玉米淀粉膠5份，超聲分散，過濾，沉淀經(jīng)活化、洗滌、干燥，得到木質(zhì)素活性炭載體；
[0028]步驟3，以重量份計，將步驟2所得木質(zhì)素活性炭載體8份加至濃硫酸17份中，加入碳酸鈉3份、硬酯酸5份、聚甲基丙烯酸銨6份，190°C反應(yīng)13h，冷卻，過濾，沉淀經(jīng)洗滌后得到催化劑；
[0029]步驟4，以重量份計，取油酸14份、步驟3所得催化劑4份、甲醇19份混合，在70°C反應(yīng)12h，冷卻至室溫，離心，上清經(jīng)加熱濃縮得到生物柴油。
[0030]其中，步驟I中活化條件為450°C、3h，升溫速度在15 V /min ；步驟2中超聲分散條件為30Khz、20min，活化條件為700°C、4h，升溫速度在15°C/min。
[0031 ]本實施例的生物柴油產(chǎn)率在92.1%,所得生物柴油中脂肪酸甲酯含量在96.8%,酸值為 0.78mgK0H/g。
[0032]實施例3
[0033]—種以木質(zhì)素炭作載體制備生物柴油的方法，包括以下步驟:
[0034]步驟I，以重量份計，取木質(zhì)素20份、氫氧化鈉7份、碳酸鉀5份、大豆卵磷脂4份、殼聚糖5份、檸檬酸5份混合，混合物在研磨后經(jīng)活化、洗滌、干燥，得到木質(zhì)素活性炭；
[0035]步驟2，以重量份計，將步驟I所得木質(zhì)素活性炭10份置于85?/^%磷酸溶液30份中，加入乙烯-醋酸乙烯共聚物5份、硫酸亞鐵銨6份、玉米淀粉膠7份，超聲分散，過濾，沉淀經(jīng)活化、洗滌、干燥，得到木質(zhì)素活性炭載體；
[0036]步驟3，以重量份計，將步驟2所得木質(zhì)素活性炭載體10份加至濃硫酸25份中，加入碳酸鈉5份、硬酯酸6份、聚甲基丙烯酸銨7份，220°C反應(yīng)14h，冷卻，過濾，沉淀經(jīng)洗滌后得到催化劑；
[0037]步驟4，以重量份計，取油酸20份、步驟3所得催化劑5份、甲醇30份混合，在100°C反應(yīng)1h，冷卻至室溫，離心，上清經(jīng)加熱濃縮得到生物柴油。
[0038]其中，步驟I中活化條件為650°C、2h，升溫速度在10 °C/min ；步驟2中超聲分散條件為5010^、1511^11，活化條件為800°(:、311，升溫速度在10°(:/1^11。
[0039]本實施例的生物柴油產(chǎn)率在94.5%,所得生物柴油中脂肪酸甲酯含量在97.5%,酸值為 0.69mgK0H/g。
[0040]實施例4
[0041 ]本實施例與實施例2的區(qū)別在于:步驟I中還需要加入異丁醇0.5?2份。
[0042]—種以木質(zhì)素炭作載體制備生物柴油的方法，包括以下步驟:
[0043]步驟I，以重量份計，取木質(zhì)素14份、氫氧化鈉6份、碳酸鉀3份、大豆卵磷脂2份、殼聚糖4份、檸檬酸2份、異丁醇0.5份混合，混合物在研磨后經(jīng)活化、洗滌、干燥，得到木質(zhì)素活性炭；
[0044]步驟2，以重量份計，將步驟I所得木質(zhì)素活性炭8份置于85v/v^^.酸溶液23份中，加入乙烯-醋酸乙烯共聚物4份、硫酸亞鐵銨4份、玉米淀粉膠5份，超聲分散，過濾，沉淀經(jīng)活化、洗滌、干燥，得到木質(zhì)素活性炭載體；
[0045]步驟3，以重量份計，將步驟2所得木質(zhì)素活性炭載體8份加至濃硫酸17份中，加入碳酸鈉3份、硬酯酸5份、聚甲基丙烯酸銨6份，190°C反應(yīng)13h，冷卻，過濾，沉淀經(jīng)洗滌后得到催化劑；
[0046]步驟4，以重量份計，取油酸14份、步驟3所得催化劑4份、甲醇19份混合，在70°C反應(yīng)12h，冷卻至室溫，離心，上清經(jīng)加熱濃縮得到生物柴油。
[0047]其中，步驟I中活化條件為450°C、3h，升溫速度在15 V /min ；步驟2中超聲分散條件為30Khz、20min，活化條件為700°C、4h，升溫速度在15°C/min。
[0048]本實施例的生物柴油產(chǎn)率在96.1%,所得生物柴油中脂肪酸甲酯含量在98.4%,酸值為0.81mgK0H/g。
[0049]實施例5
[0050]本實施例與實施例4的區(qū)別在于:步驟2中還需要加入對甲苯磺酸I?4份。
[0051]—種以木質(zhì)素炭作載體制備生物柴油的方法，包括以下步驟:
[0052]步驟I，以重量份計，取木質(zhì)素14份、氫氧化鈉6份、碳酸鉀3份、大豆卵磷脂2份、殼聚糖4份、檸檬酸2份、異丁醇0.5份混合，混合物在研磨后經(jīng)活化、洗滌、干燥，得到木質(zhì)素活性炭；
[0053]步驟2，以重量份計，將步驟I所得木質(zhì)素活性炭8份置于85v/v^^.酸溶液23份中，加入乙烯-醋酸乙烯共聚物4份、硫酸亞鐵銨4份、玉米淀粉膠5份、對甲苯磺酸2份，超聲分散，過濾，沉淀經(jīng)活化、洗滌、干燥，得到木質(zhì)素活性炭載體；
[0054]步驟3，以重量份計，將步驟2所得木質(zhì)素活性炭載體8份加至濃硫酸17份中，加入碳酸鈉3份、硬酯酸5份、聚甲基丙烯酸銨6份，190°C反應(yīng)13h，冷卻，過濾，沉淀經(jīng)洗滌后得到催化劑；
[0055]步驟4，以重量份計，取油酸14份、步驟3所得催化劑4份、甲醇19份混合，在70°C反應(yīng)12h，冷卻至室溫，離心，上清經(jīng)加熱濃縮得到生物柴油。
[0056]其中，步驟I中活化條件為450°C、3h，升溫速度在15 V /min ；步驟2中超聲分散條件為30Khz、20min，活化條件為700°C、4h，升溫速度在15°C/min。
[0057]本實施例的生物柴油產(chǎn)率在99.5%,所得生物柴油中脂肪酸甲酯含量在98.7%,酸值為 0.92mgK0H/g。
【主權(quán)項】
1.一種以木質(zhì)素炭作載體制備生物柴油的方法，其特征在于:包括以下步驟: 步驟I，以重量份計，取木質(zhì)素10?20份、氫氧化鈉4?7份、碳酸鉀2?5份、大豆卵磷脂I?4份、殼聚糖2?5份、檸檬酸I?5份混合，混合物在研磨后經(jīng)活化、洗滌、干燥，得到木質(zhì)素活性炭； 步驟2，以重量份計，將步驟I所得木質(zhì)素活性炭5?10份置于85?八％磷酸溶液20?30份中，加入乙烯-醋酸乙烯共聚物2?5份、硫酸亞鐵銨I?6份、玉米淀粉膠3?7份，超聲分散，過濾，沉淀經(jīng)活化、洗滌、干燥，得到木質(zhì)素活性炭載體； 步驟3，以重量份計，將步驟2所得木質(zhì)素活性炭載體5?10份加至濃硫酸10?25份中，加入碳酸鈉2?5份、硬酯酸I?6份、聚甲基丙烯酸銨3?7份，180?220°C反應(yīng)10?14h，冷卻，過濾，沉淀經(jīng)洗滌后得到催化劑； 步驟4，以重量份計，取油酸10?20份、步驟3所得催化劑2?5份、甲醇10?30份混合，在50?100°C反應(yīng)10?14h，冷卻至室溫，離心，上清經(jīng)加熱濃縮得到生物柴油。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的以木質(zhì)素炭作載體制備生物柴油的方法，其特征在于:步驟I中活化條件為350?650°C、2?4h，升溫速度在10?15°C/min。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的以木質(zhì)素炭作載體制備生物柴油的方法，其特征在于:步驟2中超聲分散條件為20?50Khz、15?30min。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的以木質(zhì)素炭作載體制備生物柴油的方法，其特征在于:步驟2中活化條件為600?800 °C、3?5h，升溫速度在1?15 °C /min。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的以木質(zhì)素炭作載體制備生物柴油的方法，其特征在于:步驟I中還需要加入異丁醇0.5?2份。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的以木質(zhì)素炭作載體制備生物柴油的方法，其特征在于:步驟2中還需要加入對甲苯磺酸I?4份。
【文檔編號】B01J31/06GK106010625SQ201610383138
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年6月1日
【發(fā)明人】不公告發(fā)明人
【申請人】卞佳林