[发明专利]用于生产生物柴油的固载催化粒子金属毡的制备方法

说明书

本发明公开了一种用于生产生物柴油的固载催化粒子金属毡的制备方法，旨在解决现有催化剂稳定性差、使用寿命低、催化效率低的问题。本发明包括以下步骤：将金属毡用无水乙醇、水进行超声清洗，烘干；将ZrOCl₂·8H₂O和硝酸盐配制成混合水溶液，边搅拌边加入氨水至溶液pH为9～10，得到絮状沉淀物，在室温下静置，之后进行抽滤、洗涤至无Cl^‑，得到滤饼，进行干燥、研磨，得到粉状物；将所述粉状物加入到H₂SO₄溶液中，形成混合物；将烘干后的金属毡加入到所述混合物中，浸泡后烘干，之后在惰性气氛下400～600℃焙烧3～7 h，即得。本发明制备的固载催化粒子金属毡催化效率及机械强度高、稳定性好、使用寿命长，且工艺简单、易实现产业化生产。

技术领域

本发明涉及生物柴油催化技术领域，具体涉及一种用于生产生物柴油的固载催化粒子金属毡的制备方法。

背景技术

生物柴油是由甘油三酯与短链醇进行酯交换反应制备的脂肪酸烷基单酯。生物柴油具有无毒、燃烧过程更清洁、生物降解性好等优点，为一种清洁的、可替代普通柴油使用的绿色燃料。目前，聚合物膜催化法是生物柴油制备方法中较好的一种方法。作为非均相催化法的一种，聚合物膜催化法通过膜材料设计与催化剂的负载能力调控克服了非均相催化剂的较多不足、具有较多的优点，如：聚合物膜催化活性高，选择性好，产品后处理少，对环境无污染并且可再重复使用。但是聚合物膜的使用温度只有200～300℃，对于一些温度要求较高的反应并不适用，并且聚合物膜容易溶解或者溶胀在溶剂或者反应物中，使得其使用寿命降低。

金属毡又叫不锈钢烧结毡，是采用极其精细的金属纤维(直径精确到微米)经无纺铺制、叠配后经高温烧结而成。金属毡因由不同孔径层形成孔梯度而具有过滤精度高，纳污容量大的特点；金属毡具有三维网状、多孔结构，因此它具有孔隙率高、比表面积大、孔径大小分布均匀等特点，目前金属毡较多的被作为过滤材料使用， 专利文献CN 103949168B公开了采用不锈钢纤维烧结毡制备的多孔金属膜及其制备方法，所述多孔金属膜为在不锈钢纤维烧结毡基体上附着一层镍铁复合氢氧化物薄膜，其水通量可达到4650L·m^{− 2}·min^{− 1}·MPa^{− 1}，分离精度可达到0.3μm 左右，所述多孔金属膜主要用于固液分离。专利文献CN103801156 A报道了一种多层金属纤维烧结毡，是由粗金属纤维过滤层和细金属纤维过滤层而组成，所述粗金属纤维过滤层和细金属纤维过滤层的外侧分别烧结有二维编织金属纤维层，所述多层金属纤维烧结毡用于高温气体过滤、聚合物熔体过滤、黏胶过滤以及啤酒发酵工艺上的过滤。

长期以来，科研人员致力于研究金属毡在过滤方面的应用，而在催化领域应用的研究则较少。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种工艺简单、成本低、对环境友好的用于生产生物柴油的固载催化粒子金属毡的制备方法，本发明所制备的固载催化粒子金属毡机械强度高、稳定性好、使用寿命长、催化活性及效率高。

金属毡既具有金属抗腐蚀、高硬度等优良特性，又具有纺织品可弯曲折叠等特性，用非织造法织造的网状结构能够有效地弥补金属网易堵、易损，易折的弱点，具有耐高温、耐高压的特点。与聚合物膜载体相比，金属毡具有较高的机械强度、化学稳定性及热稳定性。金属毡的使用温度高达600～800℃、可在强酸碱等强溶剂中使用。

本发明把金属毡作为载体，通过高温烧结将催化粒子固载在金属毡表面及孔内部，制备出固载催化粒子的金属毡。本发明工艺简单，可以使用多种催化粒子进行固载，制备出适合不同反应的催化金属毡；本发明可以使用不同孔径的金属毡（毫米级、亚毫米级、微米级、亚微米级、纳米级）或者不同固载催化粒子烧结的工艺条件，以调控催化金属毡的比表面积，从而提高反应的转化率，适合于酯化反应或者酯交换反应等其它的催化反应。将本发明所制备的固载催化粒子金属毡用于生物柴油的生产及相关酯化反应中，具有好的催化效果。