一種生物柴油制備過程所用的催化劑及制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種生物柴油制備過程所用的催化劑及其制備方法。即利用生物質資源及其廢棄生物質資源的再利用技術，制備一種新型高效非均相堿催化劑，其用于生物柴油的制備。
【背景技術】
[0002]生物柴油作為一種“綠色能源”，具有明顯優勢:含硫量低，十六烷值高，其潤滑性能、燃燒性能優于普通柴油。目前制備生物柴油主要采用酯交換法得到，即利用甲醇或乙醇等短鏈醇類物質與天然植物油或動物脂肪中主要成分甘油三酸酯發生酯交換反應，合成出長鏈脂肪酸甲(乙)酯一生物柴油。酯交換法主要包括均相催化法、非均相催化法、生物催化法和超臨界法。傳統的制備生物柴油的路線是采用均相酸、堿催化劑，該法存在催化劑與產物分離困難、粗產品需大量水洗、產生大量廢液污染環境的缺陷。使用固體堿催化劑，使反應混合物形成油一醇一催化劑三相，反應結束后催化劑和產物容易分離，解決了催化劑回收和環境污染問題。尋找廉價易得、催化活性高、可重復循環使用、環境友好的固體堿催化劑成為了目前的研宄重點之一。
[0003]目前，已有多項關于固體堿催化劑及其在生物柴油制備中應用的專利以及文獻。
[0004]專利CN103396842A公開了一種以赤泥和雞蛋殼為原料制備催化劑、催化合成生物柴油的方法，其中催化劑是由雞蛋殼粉碎煅燒成CaO粉末，然后以1:1的比例與赤泥混合加入蒸餾水中浸制，經過烘干、煅燒活化制得的。
[0005]專利CN103447020A涉及的固體堿催化劑為一類組成可控的陰離子插層的層狀化合物，即在鈣基水滑石基礎上引入M2+和M3+金屬離子組成的三元復合金屬氧化物體系，但該方法過于復雜。
[0006]專利CN101474571A涉及到一種固體堿催化劑的制備方法，此催化劑是將鹽溶液和堿溶液混合，于80°C晶化4h得到沉淀，經過離心分離、水洗、干燥后得到。
[0007]專利CN103143339A以酸處理過的天然凹凸棒土原料制得的改性凹凸棒土作為載體，鈉的化合物作為負載物，制備Na/ATP催化劑。
[0008]但是現有專利以及文獻報道涉及生物柴油制備所需的催化劑普遍存在催化活性較低，比表面積小，堿性不強，只有在加大催化劑用量、延長反應時間的情況下才能提高轉化率。但催化劑用量過大，會引起皂化反應，產物不易分離。

【發明內容】

[0009]本發明的目的之一是為了解決上述的催化劑催化活性不高、催化劑難以與生物柴油分離以及不夠環保等技術問題而提供一種生物柴油制備過程所用的催化劑，該催化劑催化活性較高。
[0010]本發明的目的之二在于提供上述的一種生物柴油制備過程所用的催化劑的制備方法。
[0011]本發明的技術方案
一種生物柴油制備過程所用的催化劑，通過包括如下步驟的方法制備而成:
(1)、將螺螄殼控制溫度為800-1000°C煅燒3-5h、高嶺土控制溫度為750-850°C煅燒10h，煅燒完后進行混合，混合后進行研磨至80-120目；
上述的所用的螺螄殼和高嶺土的量，按質量比計算，即螺螄殼粉:高嶺土粉為3-10:1 ;其中螺螄殼還可以用廢貝殼、龜殼、蝦殼或蟹殼替代；
(2)、將步驟(I)研磨后的螺螄殼與高嶺土混合物置于KBr溶液中浸泡6-12h，然后抽濾，所得的濾餅控制溫度為70-120°C，優選為110°C進行干燥；
所述的KBr溶液濃度為0.5-lmol/L ；
(3)，步驟(2)干燥后的螺螄殼與高嶺土混合物控制溫度為400-800°C進行高溫煅燒3-5h，即得生物柴油制備過程所用的催化劑。
[0012]上述的一種生物柴油制備過程所用的催化劑，其用于生物柴油的制備，其使用量為生物質原料油質量的0.5-5%，生物柴油產率高達97%以上。
[0013]本發明的有益技術效果
本發明的一種生物柴油制備過程所用的催化劑，是由廢棄的螺螄殼與自然界中存在的高嶺土制得，是一種非均相固體堿催化劑。現有的制備生物柴油的路線是采用均相酸、堿催化劑，該法存在催化劑與產物分離困難、粗產品需大量水洗、產生大量廢液污染環境的缺陷。而本發明的一種生物柴油制備過程所用的催化劑即非均相固體堿催化劑的制備方法，由于制備過程中反應混合物形成油一醇一催化劑三相，反應結束后催化劑和產物生物柴油容易分離，從而解決了催化劑回收和環境污染問題。
[0014]進一步，與傳統催化劑相比，本發明的一種生物柴油制備過程所用的催化劑使用原料均為自然界存在的高嶺土以及作為廢棄生物質資源的殼類、貝類為原料，該原料廉價易得，因此其生存成本較低，并且對環境友好度高。
[0015]進一步，本發明的一種生物柴油制備過程所用的催化劑，在應用實施例中用于生物柴油制備時，當加入量為生物質原料油質量的1%，所得生物柴油產率能達到97%，而傳統的堿催化劑NaOH，加入量為生物質原料油質量的1%的應用對照實施例中，生物柴油產率為92%。由此表明，本發明的一種生物柴油制備過程所用的催化劑擁有更高的催化活性。
【具體實施方式】
[0016]下面通過具體實施例對本發明進一步闡述，但并不限制本發明。
[0017]本發明的應用實施例中所用的生物質原料油為金龍魚精煉一級大豆油，生產廠家為上海嘉里食品工業有限公司。
[0018]實施例1
一種生物柴油制備過程所用的催化劑，通過包括如下步驟的方法制備而成:
(1)、控制溫度為800°C將螺螄殼煅燒3h、控制溫度為750°C將高嶺土煅燒10h，煅燒完后進行混合，混合后進行研磨至120目；
上述的所用的螺螄殼和高嶺土的量，按質量比計算，即螺螄殼粉:高嶺土粉為3:1 ;
(2)、將步驟(I)研磨后的螺螄殼與高嶺土混合物置于KBr溶液中浸泡12h，然后抽濾，所得的濾餅控制溫度為110°C進行干燥12h ； 所述的KBr溶液濃度為0.5mol/L ；
(3)、步驟(2)干燥后的螺螄殼與高嶺土混合物控制溫度為400°C進行高溫煅燒3h，即得生物柴油制備過程所用的催化劑。
[0019]實施例2
一種生物柴油制備過程所用的催化劑，通過包括如下步驟的方法制備而成:
(1)、控制溫度為900°C將螺螄殼煅燒5h、控制溫度為850°C將高嶺土煅燒10h，煅燒完后進行混合，混合后進行研磨，并控制粒徑為100目；
上述的所用的螺螄殼和高嶺土的量，按質量比計算，即螺螄殼粉:高嶺土粉為4:1 ;
(2)、將步驟(I)研磨后的螺螄殼與高嶺土混合物置于KBr溶液中浸泡12h，然后抽濾，所得的濾餅控制溫度為110°C進行干燥12h ；
所述的KBr溶液濃度為0.5mol/L ；
(3)，步驟(2)干燥后的螺螄