[发明专利]碳基固体碱催化剂在微藻生物柴油中的应用

说明书

本发明公开了碳基固体碱催化剂在微藻生物柴油中的应用，包括改性生物炭催化剂和负载型有序介孔碳催化剂。所述改性生物炭催化剂的制备方法为，将浒苔进行破碎获得浒苔干粉，将浒苔干粉加入至碳酸钾溶液中，混合均匀后进行干燥，然后在惰性气体氛围下升温至800±10℃，活化2±0.1h后，自然冷却后即得改性浒苔生物炭催化剂。利用钾盐改性活化后的浒苔生物炭具有比表面积大、催化剂生物高的优点，对于微藻油脂制备生物柴油具有较高的转化率。

技术领域

本发明涉及生物柴油领域，具体来说是负载型有序介孔碳和改性生物炭固体碱催化剂的制备，并应用于原位酯交换反应制备微藻生物柴油的方法。

背景技术

随着石油资源的日益枯竭及其在使用过程中所带来的严重行环境污染问题，世界各国正积极开展对生物柴油的研制和生产。生物柴油即脂肪酸甲酯，是一种可生物降解、无毒的可再生能源。自1988年以来，许多欧洲国家就已经开始将生物柴油作为传统柴油的替代品加以利用。在美国和欧洲，大豆油和油菜籽油分别是最常见生物柴油的原料。然而，基于农作物的生物柴油的价格比化石燃料高，并且采用大量的粮食作物生产生物柴油有可能导致全球粮食危机。目前，我国工业化生产生物柴油主要是以木本植物油和地沟油等为原料。但这些原料的产量有限，难以实现大规模的生产。藻类具有光合作用效率高、环境适应能力强、生长周期短、生物产量高的特点，因此藻类是制备生物油燃料的良好原料。

制备生物柴油最常用的办法是酯交换法，即在原料油脂中加入一定量的甲醇或乙醇等短链醇类物质在催化剂作用下进行反应。微藻制备生物柴油传统方法是将提取出来的微藻油脂通过酯交换反应来制备生物柴油。由于在微藻油脂提取的过程中，会消耗大量的有机溶剂，不仅会增加生产成本，同时也会对环境产生污染。而利用原位酯交换反应，即将微藻直接与醇类接触在催化剂的作用下进行反应，从而简化了生产步骤，可有效降低生物柴油的零售价格，有利于生物柴油的推广使用。

在微藻原位酯交换反应制备生物柴油中，所使用的催化剂通常为浓硫酸或者氢氧化钠，具有反应速度快、转化率高等优点，但同时存在废液多、催化剂分离困难、工艺复杂等缺点。以固体酸或固体碱作为酯交换反应的催化剂，生产工艺简单，产品生物柴油不需中和洗涤，后处理过程方便，催化剂可多次重复或一次性使用，具有反应条件温和、催化剂可重复使用、对设备无腐蚀、对环境无污染等优点。

为了节省生物柴油的生产成本，来源广泛、成本低廉的催化剂受到了很大关注。目前，海洋浒苔绿潮的暴发严重破坏了海洋生态系统，沿海渔业及旅游业的发展受到严重阻碍。虽然现有对浒苔进行了许多资源化研究，但是如何将浒苔作为催化剂原料应用于微藻制备生物柴油未见报道。

同时，现有的催化剂载体存在机械强度和耐高温性能差的缺点，容易在高温状态下发生烧结及结构塌陷的情况，因此，应用于生物柴油领域具有催化剂利用率不高、催化效果差的问题。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明的目的之一是提供一种改性浒苔生物炭催化剂在微藻生物柴油中的应用，利用钾盐改性后的生物炭具有比表面积大、催化剂活性高的优点，对于微藻油脂制备生物柴油具有较高的转化率。

为了实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种改性浒苔生物炭催化剂在微藻油脂制备生物柴油中的应用，所述改性浒苔生物炭催化剂的制备方法为，将浒苔进行破碎获得浒苔干粉，将浒苔干粉加入至碳酸钾溶液中，混合均匀后进行干燥，然后在惰性气体氛围下升温至800±10℃，活化2±0.1h后，自然冷却后即得改性浒苔生物炭催化剂。

本发明在制备改性浒苔生物炭催化剂过程中发现，活化时间的改变会影响催化剂的催化效果，在800±10℃活化2±0.1h制备的改性浒苔生物炭催化剂的催化效果最佳。