离子液体催化文冠果种仁油超临界甲醇酯交换法制备生物柴油

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２２ ｏ年 １
续处 理 ， 工艺 流程 长 ， 生产 成 本 增加 ， 还存 在 废 水 和
废 渣排 放等环 境 污染 问题口 ］ “ 。超 临 界 酯交 换 法 作
为 制备 生物柴 油 的新 工艺 ， 可使 反应在 均相 下进行 ； 同时超 临界 甲醇法 对原料 要求 不高 ， 有 收率高 、 具 反 应 时 间 短 、 处 理 简 单 等 优 点 ， 到 了 广 泛 关 后 得 注Ｉ 。 ５］ ＿ 。而 离子液 体作 为一种 新 型环境 友 好 型催 化 剂 具有 液体酸 的高 密度 反应活性 位 和固体 酸 的不 挥
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离子 液体 催 化 文 冠 果种 仁油 超 临 界 甲醇 酯 交换 法制 备 生物 柴 油
陈燕 勤 陈德 军 再 磊 ＇杨 ， 邵
（ ． 疆 农 业 大 学 化 学 工程 学 院 ， 鲁 木 齐 １新 乌 摘
磊 ，阙大 成
８ ０４ ） ３ ０ ６
８ ０ ５ ；２ 新疆 大 学 化 学化 工学 院 ， 鲁 木 齐 ３０２ ． 乌
尔 比、 反应温 度 、 应 时 问 、 反 反应 压 力 及 催化 剂 重 复
使 用对 生物柴 油产 率 的影 响 ， 以期 为 生 物柴 油 的 工
业 化生 产提供 理论 依据 。
子 液体 ［ ｍ］ Ｏ 。 Ｃ ＭＩ ＨＳ １ ２ ２ 离子 液体 ［ ｍ］ Ｏ ． ． Ｃ ＭＩ ＨＳ 的表 征
生 物柴 油是 由动物脂 肪或 植物 油通过 酯交 换反 应得
反 应条 件相 对温 和 ， 反应 速率 快 ， 这些催 化剂 具有 但 强腐蚀 性 ， 应结 束后需 对其 进行 中和 和分离 等后 反
到 的脂 肪酸 甲酯 组成 。作 为一 种 无 毒 ， 生物 降解 可
收 稿 日期 ：０ Ｉ Ｏ ８ ２ １ 一１ 一２
的 关 注 。
目前 生 物柴油 的制 备方法 一般 是通 过酯交 换反
应 生产 。传统 的化 学法通 常采 用强 酸 （ 酸） 强碱 硫 或
（ ＫＯＨ 和 Ｎａ ｏＨ） 作催 化剂 ， 均 相催 化 反应 过 程 ， 是
推 广正是 现 阶段 解决 能 源 替 代 问题 的较 好 手段 口 。 ］
采 用 溴 化 钾 压 片 法 ， 对 离 子 液 体 ［ ｍ］ Ｏ 进行 红外 光谱 表征 。 Ｃ ＭＩ ＨＳ
１ ２ ３ 生 物 柴 油 的 制 备 ． ．
１ 材料 与方 法
１ １ 原 料 、 剂 与 仪 器 ． 试
文 冠果 种仁 油 （ 实验 室 自行 提取 ） 无 水 甲醇 、 ， 溴 代 正 丁烷 、 甲基 咪唑 、 氮 硫酸 氢钠 、 乙酸 乙酯 、 酮均 丙
将一 定 配 比的文 冠果 种仁 油和 甲醇 混合后 置 于 １０ ０ ｍＬ 高 压 反 应 釜 中 ，再 加 入 一 定 量 的
１ ２ １ ［ ｍ］ Ｏ ． ． Ｃ ＭＩ ＨＳ 离子 液体 的制备
取 ０ １ ｌ 一 ． ０ｍｏ 甲基咪 唑于二 口烧 瓶 中 ， 慢 滴 Ｎ 缓
加 ０ １ ｌ 代 正 丁烷 ，０℃磁 力 搅 拌 ５ ｈ 反 应 ． ０ｍｏ 溴 ８ ，
完毕 ， 物 倒 人分 液 漏 斗 ， 后用 ３ 产 然 ＯｍＬ 乙酸 乙 酯
注 ［ ｏ。 ８ ］ ｌ
将剩余 液体 转移 到真 空干燥 箱真 空 干燥 ，０℃下 干 ７ 燥 ２ ， 黄 色 粘 稠 液 体 ， 即 离 子 液 体 中 间 体 ４ｈ 得 此 ［ ４ ｍ］ ｒ Ｃ ＭＩ Ｂ 。 取 ０ ０ ｌ Ｃ ＭＩ Ｂ 于 二 口烧瓶 中 ， 入 ． ５ｍｏ ［ ｍ］ ｒ 加 ４ ０ ｍＬ 丙 酮 溶 解 ［ ｍ］Ｂ Ｃ ＭＩ ｒ后 ， 入 等 量 的 加 Ｎａ Ｏ ，０Ｃ磁 力搅 拌 １ 。 反应 完 毕 冷 却 至 室 ＨＳ ８ 。 ２ｈ 温， 滤 ， 抽 以除 去 Ｎａ ｒ 蒸馏 除去 溶 剂丙 酮 ， 后 用 Ｂ， 然
３ ０ｍＬ乙酸 乙酯洗 涤 ３次 ， 减压蒸 馏 ， 蒸除 残 留的 乙 酸 乙酯 ， ０℃下 干燥 ８ｈ 得 黄色 粘 稠 液体 ， 即离 ７ ， 此
本 研究 以 文 冠 果 种 仁 油 为 原 料 ， 以离 子 液 体 ［ ｍ］ Ｏ ｃ ＭＩ ＨＳ 为 催 化 剂 在 超 临 界 甲醇 中进 行 酯 交 换反 应制备 生物 柴油 ， 考察 了催化 剂用量 、 醇油 摩
洗涤 ３次 ， 进行减 压 蒸 馏 ， 除 残 留 的 乙酸 乙 酯 ， 蒸 再
发性 ， 化剂 和产 物 易分 离 ， 稳定 性 高 ， 循 环 使 催 热 可
用 等优 点 。近 几年 ， 用 酸 性离 子 液 体取 代 传 统 液 应 体 酸 如 硫 酸 、 氟 酸 等 引 起 了 人 们 的 广 泛 关 氢
响 。结 果 表 明 ， ３ ０℃ ， 油摩 尔 比 ４ １反 应 时 间 ２ ｉ， 应 压 力 １ ａ催 化 剂 用 量 为 ０ ５ 的优 化 工 在 ０ 醇 ２： ， ５ｒ ｎ 反 ａ １ＭＰ ， ．ｗｔ
艺 条 件 下 ， 物 中 甲酯 收 率 可 达 ９ ． ３ ， 化剂 可重 复 多 次使 用 。 产 ２３ 催 关 键 词 ： 生 物 柴 油 ； 临界 酯 交 换 ；离 子 液 体 ； 冠 果 超 文
新 疆 农 业 大 学 学 报 ２ １ ， ５ １ ：５ ６ ０ ２３ （）６￣ ９ Ｊ ｕ ｎ ｌ ｆ Ｘｉｊａ ｇＡｇ ｉ ｌ ｒ ｌ ｎｖｒｉ ｏ ｒ ａ ｎ ｉｎ ｒｃ ｔ ａ ｉｅｓ ｙ ｏ ｕ ｕ Ｕ ｔ
文 章 编 号 ：１０ —６ ４２ １） １ ０ ５０ ０ ７８ １ （０ ２０ — ６ —５ ０
２ Ｃ ｌ ｇ ｆ ｈ ｍｉ ｒ ｎ ｈ ｍｉ ｌ ｎ ｉｅｒ ｇ Ｘ ｎｉ ｇＵｎｖ ｒｉ ， ｕ ｉ ３ ０ ６ Ｃ ｉａ ． ｏｌ ｅｏ ｅ ｓ ｙａ ｄＣ ｅ ｃ ｇｎ ｅｉ ， ｉｊ ｎ ｉｅｓｔ Ｕｒ ｍｑ ８ ０ ４ ， ｈｎ ） ｅ Ｃ ｔ ａＥ ｎ ａ ｙ Ａ ｓｒｃ： Ｔｈ ｒｐ ｒｔ ｎｏ ｉｌｇｃｌ ｉｓｌ ｉ ｆ ｍ Ｘａ ｔｏｅａ ｒ ｉ ｌ ｅ ｄｂ ｒｎ ｅｔｒ ｉ ｔ ｎ ｂｔａｔ ｅｐｅ ａａｉ ｆｂｏｏ ｉ ｅｅ ｏｌ ｒ ｎｈ ｃｒ ｓ ｏ ｂ ｏｉ ｓｅ ｙ ｔ ｓｓｅｉｃ ｉ ｏ ａｄ ｏ ｓ ｆ ａ ａ ｆａ ｏ
中 图 分 类 号 ：ＴＱ ４ ６５ 文献标识码 ： Ａ
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基 金项 目 ： 家 自然科 学 基 金 项 目（ １６ ０ ３ ； 疆 农 业 大 学 紧 缺 人 才 专 业 大 学 生 创 新 项 目（ｑｃ３ Ｏ Ｏ４ ） 国 ２０ ６ １ ）新 ｊｒｐ ２ １ Ｏ ４
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— 新 疆 农 业 大 学学 报 —
迪 气体 有 限公 司） 。
ｌ ２ 方 法 ＿
要 ： 利 用 ［ ｍ］ Ｏ Ｃ ＭＩ ＨＳ 离 子 液 体 为 催 化 剂 ， 其 催 化 文 冠 果 种 仁 油 超 临 界 甲醇 酯 交 换 法 制 备 生 物 柴 油 进 对
行 了研 究 。考 察 了醇 油 摩 尔 比 、 反应 温度 、 应 时 间 、 应 压 力 、 化 剂 用 量 及 催 化 剂 重 复 使 用 对 酯 交 换 反 应 的 影 反 反 催
ａ ｌｓ ａ ｆ ｃ ｉ ｇ ｔ ｅ ｆ ｔｙ ａ ｉ ｅ ｈ ｌｅ ｔ ｒ ｙ ｅ ｄ ｄ ｒｎ ｈ ｒ ｎ ｅ ｔ ｒｆｃ ｔｏ ｅ ｃ ｉ ｎ， ｕ ｈ ａ ｈ ａ ｉ ｆ ｂ ｅ ｆｅ ｔｎ ｈ ａ ｔ ｃ ｄ ｍ ｔ ｙ ｓ ｅ ｉｌ ｕ ｉ ｇ ｔ ｅ ｔ ａ ｓ ｓ ｅ ｉ ａ ｉ ｎ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｓ ｃ ｓｔ ｅｒ ｔ ｏ ｏ
能 源短 缺和环境 污染 是 目前人类 社会 所 面临 的 巨大挑 战 ， 了维持 经济 的可 持续发 展 ， 多 国家正 为 许 积 极开发 可再 生植物 能源 ， 用植物 油代 替燃料 油 ， 利 走 多能互 补 、 合利 用 的道 路 ， 综 而生物 柴油 的应 用和
和可再 生 的发 动机 代 用 燃料 ， 已经 受 到 越来 越 多 它
ｔ ａ ｉ ｌ ｆ９ ． ３ ｗａ ｃ ｉｖ ｄ ｗｈ ｎ ｔ ｅ ｒ ａ ｔ ｎ ｗａ ｅ ｆ ｒ ｅ ｔ ２ ：１ ｏ ｈｅ ｒ ｔｏ ｏｆｍ ｅ ｈａ ｏｌｔ ｈ ｔｙｅｄｏ ２ ３ ｓａ ｈ ｅ ｅ ｅ ｈ ｅ ｃ ｉ ｓ ｐ ｒ ｏ ｍ ｄ ｗｉｈ ４ ｏ ｆｔ ａ ｉ ｔ ｎ ｏ