一种磺化石墨烯催化酯化制备生物柴油的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于催化制备生物柴油技术领域，具体是涉及一种磺化石墨烯催化酯化制备生物柴油的方法。
【背景技术】
[0002]随着石油等矿物资源的日益减少以及其对地球环境影响，开发新型绿色可再生燃油资源成为目前广泛关注的问题。生物柴油是指以植物和动物油脂等可再生资源生产的可用于压燃式发动机的清洁替代燃油，其主要化学成分是软脂酸、硬脂酸、油酸、亚油酸、亚麻酸等长链饱和或不饱和脂肪酸单酯，是一种性质与传统柴油非常相似的燃油。
[0003]生物柴油是以植物油、动物脂肪、废弃食用油等为原料，与低碳醇在一定条件下进行酯交换反应制备。根据使用催化剂的不同，分为生物酶法、超临界法、均相催化法、非均相催化法。生物酶法的催化剂存在价格昂贵，容易失活等缺点；超临界法对设备要求比较高，能耗较大；均相催化法存在腐蚀设备(液体酸)、易皂化(液体碱)、催化剂分离困难、产生大量废液等缺点；非均相催化法主要采用固体酸、固体碱催化剂，具有催化剂分离和再生容易，不腐蚀设备的优点，但固体碱对原料的纯度和酸度要求较高，固体酸能克服这些缺点，对降低生物柴油生产成本具有重要意义。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种磺化石墨烯催化酯化制备生物柴油的方法，磺化石墨烯催化活性高，催化剂用量少且能反复使用。
[0005]本发明的目的通过以下技术方案予以实现。
[0006](I)称取1.0g氧化石墨烯固体加入到50?200mL 二氯甲烷或三氯甲烷中，超声分散0.5?10h，加入5?50mL氯磺酸，常温搅拌3?12h，产物离心分离，并用水洗涤至中性，冷冻干燥，制得磺化石墨烯。
[0007](2)在三口烧瓶中加入油脂、低碳醇、磺化石墨烯，加热进行回流反应3?15h，反应后物料进行过滤，将催化剂从反应混合物中分离出来；滤液进行分液，分出下层甘油，上层混合物中加入质量分数为5?10%的NaHC03溶液，其加入量为上层混合物质量的2?6倍，洗涤至中性，以无水MgSO4干燥4?10h，过滤除去干燥剂，减压蒸馆?，得到生物柴油。
[0008]所述油脂为植物油脂、动物脂肪或生产过程中的废油、地沟油；
[0009]所述低碳醇为甲醇、乙醇、丙醇或丁醇中的一种或几种；
[0010]所述加入油脂、低碳醇、磺化石墨稀催化剂的质量比为1: 0.1?2: 0.05?0.2 ；
【具体实施方式】
[0011]下面结合实施例对本发明作进一步的说明，其目的仅在于更好理解本发明的内容而非限制本发明的保护范围:
[0012]实施例1
[0013](I)称取1.0g氧化石墨烯固体加入到10mL 二氯甲烷中，超声分散4h，加入1mL氯磺酸，常温搅拌10h，产物离心分离，并用水洗涤至中性，冷冻干燥，制得磺化石墨烯。
[0014](2)在三口烧瓶中加入5g大豆油、4g甲醇、0.5g磺化石墨烯，加热进行回流反应8h，反应后物料进行过滤，将催化剂从反应混合物中分离出来；滤液进行分液，分出下层甘油，上层混合物中加入质量分数为10%的NaHCO3溶液，其加入量为上层混合物质量的3倍，洗涤至中性，以无水MgSO4干燥8h，过滤除去干燥剂，减压蒸馏，得到生物柴油。
[0015]实施例2
[0016](I)称取1.(^氧化石墨烯固体加入到2001^三氯甲烷中，超声分散1011，加入401^
氯磺酸，常温搅拌4h，产物离心分离，并用水洗涤至中性，冷冻干燥，制得磺化石墨烯。
[0017](2)在三口烧瓶中加入5g大豆油、5g乙醇、0.5g磺化石墨烯，加热进行回流反应12h，反应后物料进行过滤，将催化剂从反应混合物中分离出来；滤液进行分液，分出下层甘油，上层混合物中加入质量分数为10%的NaHCO3溶液，其加入量为上层混合物质量的3倍，洗涤至中性，以无水MgSO4干燥10h，过滤除去干燥剂，减压蒸馏，得到生物柴油。
【主权项】
1.一种磺化石墨烯催化酯化制备生物柴油的方法，其特征在于包含以下具体步骤: 在三口烧瓶中加入油脂、低碳醇、磺化石墨烯，加热进行回流反应3?15h，反应后物料进行过滤，将催化剂从反应混合物中分离出来；滤液进行分液，分出下层甘油，上层混合物中加入质量分数为5?10%的NaHCO3溶液，其加入量为上层混合物质量的2?6倍，洗涤至中性，以无水MgSO4干燥4?10h，过滤除去干燥剂，减压蒸馏，得到生物柴油。 所述油脂为植物油脂、动物脂肪或生产过程中的废油、地沟油； 所述低碳醇为甲醇、乙醇、丙醇或丁醇中的一种或几种； 所述加入油脂、低碳醇、磺化石墨稀催化剂的质量比为1: 0.1?2: 0.05?0.2 ;
2.根据权利要求1所述的一种磺化石墨烯催化酯化制备生物柴油的方法，其特征在于所述的磺化石墨烯合成步骤如下: 称取1.0g氧化石墨烯固体加入到50?200mL 二氯甲烷或三氯甲烷中，超声分散0.5?10h，加入5?50mL氯磺酸，常温搅拌3?12h，产物离心分离，并用水洗涤至中性，冷冻干燥，制得磺化石墨稀。
【专利摘要】本发明公开了一种磺化石墨烯催化酯化制备生物柴油的方法。该方法包含以下步骤：在三口烧瓶中加入油脂、低碳醇、磺化石墨烯，加热进行回流反应，反应后物料进行过滤，将催化剂从反应混合物中分离出来可再次用于催化酯化反应；滤液进行分液，分出下层甘油，上层混合物中加入NaHCO3溶液，洗涤至中性，以无水MgSO4干燥，减压蒸馏，得到生物柴油。本发明的优点在于产率高，反应条件温和，反应时间短，催化剂可重复使用，没有环境污染，没有皂化反应等副反应。
【IPC分类】C11B3-12, C11B13-00, C10L1-19, C11B1-00, C11B3-06
【公开号】CN104818124
【申请号】CN201510259255
【发明人】严峰, 陈卓, 李瑞鹏, 张建, 王明霞, 杨丹, 王欢
【申请人】天津工业大学
【公开日】2015年8月5日
【申请日】2015年5月18日