一種用于生物柴油的固體酸催化劑的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種催化劑，具體涉及一種用于生物柴油的固體酸催化劑的制備方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 生物柴油作為一種優(yōu)質(zhì)清潔的燃料，是生物質(zhì)能的一種，與石化柴油相比，具有不 含硫和芳烴，十六烷值高，可被生物降解，對(duì)環(huán)境危害小等優(yōu)勢(shì)，成為最受歡迎的石油替代 能源之一，已成為解決當(dāng)今能源可持續(xù)問(wèn)題的重要發(fā)展方向。發(fā)展生物柴油產(chǎn)業(yè)利國(guó)利民， 有利于社會(huì)和諧穩(wěn)定可持續(xù)發(fā)展。
[0003] 目前，生物柴油的制備方法中酯交換法最為常用，酯交換反應(yīng)制備生物柴油所用 到的催化劑種類繁多，無(wú)論是化學(xué)催化劑還是生物催化劑都各具特色:化學(xué)法酯交換具有 轉(zhuǎn)化率高、時(shí)間短、成本低等優(yōu)點(diǎn)，但存在著后處理工藝復(fù)雜，環(huán)境污染嚴(yán)重等問(wèn)題;生物酶 酯交換法具有反應(yīng)條件溫和、醇用量小、無(wú)污染物排放等優(yōu)點(diǎn)，但存在酶使用壽命短、成本 高、甲醇易使酶失活等不足。盡管采用NaOHXH 3ONa等均相催化劑催化油脂進(jìn)行酯交換反 應(yīng)制備生物柴油，但普遍具有生物柴油收率不夠高、回收困難的問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種用于生物柴油的催化性能好、易于回收、 可重復(fù)使用、適宜連續(xù)生產(chǎn)的固體酸催化劑的制備方法。
[0005] 本發(fā)明的目的是通過(guò)如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的： 一種用于生物柴油的固體酸催化劑的制備方法，是由以下步驟制備得到的： 1) 將粉末活性炭材料加至硫酸，30-50°C條件下攪拌2-4h，去離子水水洗，80-100°C條 件下烘干，得活化的粉末活性炭； 所述硫酸的濃度為10-15%; 2) 將活化的粉末活性炭和膨潤(rùn)土按照1:2-4的質(zhì)量比混合均勻，得混合料； 3) 配制質(zhì)量濃度為25-40%的Fe2(SO4)3溶液，加入Ti〇2,5〇-60°C條件下攪拌反應(yīng)2-3h， 110_120°C條件下烘干，粉碎，過(guò)50目篩，得Fe2(S〇4)3催化劑； 以Fe2(SO4)3質(zhì)量計(jì)，所述Fe2(SO 4)3和Ti〇2的質(zhì)量比為0 · 1-0 · 5:1; 4) 將混合料和Fe2(SO4)3催化劑按照1:1-3的質(zhì)量比混合均勻，平均分成兩份，分別為料 1和料2; 5) 將料1浸漬在硫酸A中6-10h，得初浸料1; 6) 將料2浸漬在硫酸B中3-7h，得初浸料2; 7) 將初浸料1和初浸料2混合均勻，擠壓成型，80-90°C烘干至恒重，煅燒成型，得用于生 物柴油的固體酸催化劑。
[0006] 所述混合料和Fe2(S〇4)3催化劑的質(zhì)量比為1:2。
[0007] 所述硫酸A的濃度為2-5%。
[0008] 所述硫酸B的濃度為5-10%。
[0009] 所述煅燒溫度為350-450°C，煅燒時(shí)間為1.5-2.5h。
[0010] 本發(fā)明的有益效果： 1.由于膨潤(rùn)土的本身的活性不強(qiáng)，本發(fā)明選用活化的粉末活性炭與膨潤(rùn)土混合后作為 混合料，提尚混合料的活性，進(jìn)一步提尚混合料的負(fù)載量。
[0011] 2.本發(fā)明選用TiO2在一定條件下對(duì)Fe2(S〇4)3進(jìn)行改性，所得Fe 2(S〇4)3催化劑的 催化活性顯著提高。
[0012] 3.本發(fā)明將料1和料2分別浸漬在不同濃度的硫酸中，不同濃度的硫酸對(duì)料1和料2 層間的雜離子和一部分層狀結(jié)構(gòu)中的離子起到大小不一致的"溶解"和"洗涮"的作用，從而 導(dǎo)致料1和料2形成多種大小的有效孔徑，有效孔洞增多，比表面積增大，顯著提高Fe 2(SO4)3 催化劑的負(fù)載量和分散度，從而提高固體酸催化劑的催化性能。
[0013] 4.本發(fā)明的方法制備的用于生物柴油的固體酸催化劑催化性能好，顯著提高生物 柴油的轉(zhuǎn)化率和產(chǎn)率，且反應(yīng)結(jié)束后，固體酸催化劑易于分離回收、可重復(fù)使用、適宜連續(xù) 生產(chǎn)適宜連續(xù)化生產(chǎn)，發(fā)展前景廣闊。
【具體實(shí)施方式】
[0014] 下面通過(guò)具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步闡述，但并不限制本發(fā)明。
[0015] 實(shí)施例1 一種用于生物柴油的固體酸催化劑的制備方法，是由以下步驟制備得到的： 1) 將粉末活性炭材料加至硫酸，50°C條件下攪拌2h，去離子水水洗，80°C條件下烘干， 得活化的粉末活性炭； 所述硫酸的濃度為15%; 2) 將活化的粉末活性炭和膨潤(rùn)土按照1:2的質(zhì)量比混合均勻，得混合料； 3) 配制質(zhì)量濃度為40%的Fe2(SO4)3溶液，加入Ti02,50°C條件下攪拌反應(yīng)3h，110°C條件 下烘干，粉碎，過(guò)50目篩，得Fe 2 (SO4) 3催化劑； 以Fe2(SO4)3質(zhì)量計(jì)，所述Fe2(SO 4)3和TiO2的質(zhì)量比為0.5山 4) 將混合料和Fe2(SO4)3催化劑按照1:1的質(zhì)量比混合均勻，平均分成兩份，分別為料1 和料2; 5) 將料1浸漬在硫酸A中IOh，得初浸料1; 所述硫酸A的濃度為2%; 6) 將料2浸漬在硫酸B中7h，得初浸料2; 所述硫酸B的濃度為5%; 7) 將初浸料1和初浸料2混合均勻，擠壓成型，90°C烘干至恒重，350°C條件下煅燒2.5h 成型，得用于生物柴油的固體酸催化劑。
[0016] 實(shí)施例2 一種用于生物柴油的固體酸催化劑的制備方法，是由以下步驟制備得到的： 1)將粉末活性炭材料加至硫酸，45°C條件下攪拌3h，去離子水水洗，85°C條件下烘干， 得活化的粉末活性炭； 所述硫酸的濃度為14%; 2) 將活化的粉末活性炭和膨潤(rùn)土按照1:3的質(zhì)量比混合均勻，得混合料； 3) 配制質(zhì)量濃度為37%的Fe2(SO4)3溶液，加入Ti02,52°C條件下攪拌反應(yīng)2.8h，115°C條 件下烘干，粉碎，過(guò)50目篩，得Fe 2 (SO4)3催化劑； 以Fe2(SO4)3質(zhì)量計(jì)，所述Fe2(SO 4)3和TiO2的質(zhì)量比為0.4山 4) 將混合料和Fe2(SO4)3催化劑按照1:2的質(zhì)量比混合均勻，平均分成兩份，分別為料1 和料2; 5) 將料1浸漬在硫酸A中9h，得初浸料1; 所述硫酸A的濃度為3%; 6) 將料2浸漬在硫酸B中6h，得初浸料2; 所述硫酸B的濃度為6%; 7) 將初浸料1和初浸料2混合均勻，擠壓成型，85°C烘干至恒重，400°C條件下煅燒2h成 型，得用于生物柴油的固體酸催化劑。
[0017] 實(shí)施例3 一種用于生物柴油的固體酸催化劑的制備方法，是由以下步驟制備得到的： 1) 將粉末活性炭材料加至硫酸，40°C條件下攪拌3h，去離子水水洗，90°C條件下烘干， 得活化的粉末活性炭； 所述硫酸的濃度為12%; 2) 將活化的粉末活性炭和膨潤(rùn)土按照1:3的質(zhì)量比混合均勻，得混合料； 3) 配制質(zhì)量濃度為33%的Fe2(SO4)3溶液，加入Ti02,55°C條件下攪拌反應(yīng)2.5h，115°C條 件下烘干，粉碎，過(guò)50目篩，得Fe 2 (SO4)3催化劑； 以Fe2(SO4)3質(zhì)量計(jì)，所述Fe2(SO 4)3和TiO2的質(zhì)量比為0.3山 4) 將混合料和Fe2(SO4)3催化劑按照1:2的質(zhì)量比混合均勻，平均分成兩份，分別為料1 和料2; 5) 將料1浸漬在硫酸A中8h，得初浸料1; 所述硫酸A的濃度為4%; 6) 將料2浸漬在硫酸B中5h，得初浸料2; 所述硫酸B的濃度為7%; 7) 將初浸料1和初浸料2混合均勻，擠壓成型，85°C烘干至恒重，400°C條件下煅燒2h成 型，得用于生物柴油的固體酸催化劑。
[0018] 實(shí)施例4 一種用于生物柴油的固體酸催化劑的制備方法，是由以下步驟制備得到的： 1) 將粉末活性炭材料加至硫酸，35°c條件下攪拌3h，去離子水水洗，95°C條件下烘干， 得活化的粉末活性炭； 所述硫酸的濃度為11%; 2) 將活化的粉末活性炭和膨潤(rùn)土按照1:3的質(zhì)量比混合均勻，得混合料； 3) 配制質(zhì)量濃度為29%的Fe2(SO4)3溶液，加入Ti02,58°C條件下攪拌反應(yīng)2.