[发明专利]一种生物柴油磁性固体碱催化剂及制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种生物柴油磁性固体碱催化剂及制备方法和应用，制备步骤：将固体磁性粒子MgFe₂O₄和钙盐加入到水中，使钙盐溶解，加入表面活性剂，混匀，水浴加热陈化，过滤，干燥，得到Ca(OH)₂@MgFe₂O₄；浸泡于KF水溶液中，保持6～24h，烘干，得到催化剂前驱体，煅烧，得到生物柴油磁性固体碱催化剂。本发明的催化剂有效提高了催化活性，提高了生物柴油产率。其饱和磁化强度值为20.3emu/g，具有良好的磁响应，仅通过简单的施加外部磁场就可以实现固液分离，简化了传统固体碱后续繁琐复杂的产物分离步骤，提高了生物柴油生产效率；本发明原料易得，省时省力，简单高效，成本低廉，环保经济。

技术领域

本发明属于生物质能源技术领域，具体涉及一种生物柴油磁性固体碱催化剂KF/CaO@MgFe₂O₄及制备方法和应用。

背景技术

随着化石燃料的枯竭以及人类对能源需求的不断增加，寻找一种可替代能源显得尤为迫切。生物柴油因其突出的环境友好性和可再生性，被认为是传统化石燃料的良好替代能源。目前，生产生物柴油最常见的方法是利用包括动植物油脂、餐饮废油、微藻等可再生资源进行酯交换。在酯交换反应中，高效的催化剂是获得较高产率生物柴油的关键。以KOH等为代表的均相催化剂具有催化效率高、反应速度快等优点，在工业上被广泛应用于酯交换反应生产生物柴油，但产品后处理工艺复杂、催化剂难回收、环境污染等问题限制了其进一步发展。

利用具有高催化活性和在酯交换过程中容易分离优点的非均相(固体)催化剂，克服了传统均相催化剂所带来的问题，被认为是一种新颖、有前途的生产生物柴油的技术。钙基催化剂，作为其中一种固体碱催化剂，由于原料易得、成本低、催化活性高等优点得到了迅速发展，并被广泛研究。然而，纯的CaO直接催化酯交换反应时，其表面的晶格氧自由基容易与甲醇或甘油形成氢键，增加了甘油的粘度，与CaO形成悬浮液，造成催化剂活性组分流失且分离困难等问题。因此亟需开发具有强活性位点(后面加上说明)，易于分离和回收且可以循环利用的催化剂来更加高效地制备生物柴油。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种生物柴油磁性固体碱催化剂。

本发明的第二个目的是提供一种生物柴油磁性固体碱催化剂的制备方法。

本发明的第三个目的是提供一种生物柴油磁性固体碱催化剂的应用。

本发明的技术方案概述如下：

一种生物柴油磁性固体碱催化剂的制备方法，包括如下步骤：

1)将固体磁性粒子MgFe₂O₄和钙盐加入到相当于钙盐质量0.6～6倍的水中，使钙盐溶解，加入终浓度500～1000mmol/L的表面活性剂，混合均匀，于60～70℃水浴条件下陈化15～20h，过滤，干燥，得到固体Ca(OH)₂@MgFe₂O₄；

2)将固体Ca(OH)₂@MgFe₂O₄浸泡于KF水溶液中，保持6～24h，烘干，得到催化剂前驱体，于500～900℃下煅烧1～4h，得到生物柴油磁性固体碱催化剂KF/CaO@MgFe₂O₄；所述KF的质量相当于Ca(OH)₂@MgFe₂O₄质量的5～30％。

钙盐优选为CaCl₂、Ca(NO₃)₂或Ca(HCO₃)₂。

表面活性剂优选为十二烷基苯磺酸钠、十二烷基磺酸钠或聚苯乙烯磺酸钠。