Br(φ)nsted酸性功能化离子液体催化合成大豆油生物柴油

Br(φ)nsted酸性功能化离子液体催化合成大豆油生物柴油申志兵;延晨政哲;武秀丽;何力擎;赵太萍

【摘要】制备一种Br(φ)nsted酸性功能化离子液体并进行表征,然后将该离子液体用于催化合成大豆油生物柴油.结果表明:该离子液体酸性与浓硫酸十分接近,且具有较好的稳定性;该离子液体具有良好的催化性能,在离子液体催化剂与大豆油摩尔比1∶10、甲醇与大豆油摩尔比12∶1、反应时间5h、反应温度140℃的最佳条件下,生物柴油产率达到96.57％,并且该离子液体重复使用7次生物柴油产率保持在95％以上;通过该方法制得大豆油生物柴油的主要理化指标基本达到-10#柴油的国V标准.%A kind of Br(φ)nsted a cid functionalized ionic liquid was prepared and characterized,and it was used to produce biodiesel from soybean oil.The results showed that the acidity of ionic liquid was comparable to the acidity of the concentrated sulfuric acid and it had a good stability.The ionic liquid had good catalytic activity for producing biodiesel from soybean oil.The yield of biodiesel was up to 96.57％ under the optimal conditions of molar ratio of ionic liquid to soybean oil 1∶ 10,molar ratio of methanol to soybean oil 12∶ 1,reaction time 5 h,and reaction temperature 140 ℃.The yield of biodiesel kept above 95％ after the ionic liquid was recycled for seven times.The primary physicochemical indexes of the soybean oil biodiesel met the state V standard of-10 # diesel.

【期刊名称】《中国油脂》

【年(卷),期】2017(042)008

【总页数】5页(P44-48)

【关键词】Br(φ)nsted酸;功能化离子液体;大豆油;生物柴油

【作者】申志兵;延晨政哲;武秀丽;何力擎;赵太萍

【作者单位】西安石油大学化学化工学院,石油炼化工程技术研究中心,西安710065;西安石油大学化学化工学院,石油炼化工程技术研究中心,西安710065;西

安石油大学化学化工学院,石油炼化工程技术研究中心,西安710065;西安石油大学

化学化工学院,石油炼化工程技术研究中心,西安710065;西安石油大学化学化工学院,石油炼化工程技术研究中心,西安710065

【正文语种】中文

【中图分类】O643;TE667

生物柴油作为一种可再生资源，具有闪点高、十六烷值高、硫含量低、含氧量高、燃烧残炭低等优点[1-2]，可有效缓解石化资源的消耗。生物柴油可通过动植物油，包含泔水油和地沟油，与甲醇进行酯交换反应生成脂肪酸甲酯，同时可以副产甘油。通过酯交换反应制备生物柴油的催化剂当前主要有无机酸碱[3-4]、固体酸(分子筛、强酸性树脂、杂多酸)[5-7]、新型固体碱[8-9]等，对于这些催化剂，无机酸碱催化剂循环使用性能较差，并易形成废渣[10]；分子筛孔道尺寸较小不利于脂肪酸和甘油三酯的扩散和吸附[11]；强酸性树脂在较高反应温度下会失活且成本高[12]；杂多酸易在反应中形成液相体系，不利于催化剂循环利用；新型固体碱催化剂催化反应后催化剂与产物难以分离[13]，不能有效转化油脂中的脂肪酸。

功能化离子液体作为一种环境友好型材料，具有诸多优点，特别是根据需要设计不同类型的阴阳离子结构，可达到功能化的目的[14-16]。常涛等[17]制备一种双季

铵阳离子的Brφnsted酸性离子液体，通过对该离子液体的结构及酸性测定和催化

性能评价，表明催化合成生物柴油的性能不仅与阴离子的酸性有关还与阳离子的结构有关，认为阳离子长的碳链可以促进反应过程“相转移”效应，促进反应体系的质量传递。刘小隽[18]设计合成了一系列Brφnsted-Lewis双酸性离子液体

[Py(CH2)4SO3H][HSO4]/MClx，将其用于催化酯交换制备生物柴油，结果表明离子液体[Py(CH2)4SO3H][HSO4]-2FeCl3具有最好的催化性能，且该离子液体具有较好的重复使用能力，重复使用6次后，生物柴油收率没有明显降低。

本文制备了一种Brφnsted酸性功能化离子液体(吡啶丙烷磺酸内酯硫酸氢盐功能化离子液体)，评价其催化大豆油与甲醇的酯交换反应性能和催化剂通过溶剂萃取回收后重复使用性能，并进一步通过对该Brφnsted酸性功能化离子液体的结构和性质的表征和分析，探究该类离子液体的结构和物性与催化酯交换反应过程的构效关系。

1.1 实验材料

吡啶、浓硫酸、丙酮、乙醚、乙酸乙酯、甲醇，均为分析纯，国药集团化学试剂公司；1,3-丙磺酸内酯(99%)，阿拉丁生化科技公司；金龙鱼大豆油，益海嘉里食品公司。

IR-Presstige-21型傅里叶变换红外光谱仪，日本岛津公司；UV-2550型紫外-可见分光光度计，日本Shimadzu公司；Pyris1TGA热重分析仪，美国Perkin Elmer公司；7890b型气相色谱仪，美国Agilent 公司。

1.2 实验方法

1.2.1 离子液体的制备

吡啶丙烷磺酸内酯硫酸氢盐功能化离子液体及其中间体的合成路线参考文献[19]所述方式。

1.2.2 离子液体的表征

结构表征采用岛津公司IR-Presstige-21型傅里叶变换红外光谱仪,波数扫描范围