专利名称：一种合成生物柴油的核壳结构纳米固体碱催化剂制备方法
技术领域：
本发明涉及固体催化材料技术领域，具体地说是一种合成生物柴油的核 壳结构纳米固体碱催化剂的制备方法。
背景技术：
近年来，固体碱催化剂的开发取得很大进展，固体碱催化工艺已在生物 柴油生产中获得应用。可以预见，固体催化技术将取代液体酸碱催化技术成 为主流技术之一。
在目前的生物柴油生产工艺中，对于酸化油、地沟油等含有大量游离脂 肪酸的高酸值油脂，通常采用酯化法进行预处理，可以将其主要成分游离脂 肪酸充分转化，获得更高的产品收率，但代价是增加诸多繁琐后处理步骤； 在预处理酸值相对不高的油脂时，因大部分甘油三酯未能通过酯化转化成生 物柴油，所以必须进行酯交换转化。由于固体碱催化剂对高酸值油脂的适应 性较差，导致高酸值油脂制备生物柴油工艺均需选择酯化工艺以降低油脂酸 值，无疑将增加工艺成本。近年来，纳米技术快速发展并在催化剂制备领域 得到广泛应用，纳米催化剂体现出许多常规尺度催化剂粒子所不具有的特殊 性能，如将纳米技术应用于固体碱催化剂的制备当中，则可获得耐高酸值油 脂的固体碱催化剂，从而减少高酸值油脂的前处理工艺步骤，降低工艺成本。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于以高酸值油脂原料合成生物柴油的核壳结 构纳米固体碱催化剂制备方法，在保持髙活性的同时，简化高酸值油脂制备 生物柴油的前处理工艺步骤，进而降低操作成本。
实现本发明目的的具体技术方案如下一种合成生物柴油的核壳结构纳米固体碱催化剂制备方法，它包括以下 具体步骤
a) 、选取粒径在50nm以下(纳米)氧化物颗粒，加入乙醇或甲醇中搅拌 使其形成悬浮体系；
b) 、在所得到的悬浮体系中加入分散剂，并在超声波中振荡使其分散均 匀，形成分散体系；
c) 、取可溶性铝盐溶解到上步骤的分散体系中，然后以Ca (OH) 2水溶 液逐滴加入其中，直至PH值达到6 8，继续超声振荡至少30min，得到悬浮 液抽滤、干燥、研磨、煅烧得到核壳结构纳米固体碱催化剂；
其中纳米氧化物颗粒可溶性铝盐分散剂的质量比为i : 0.2 0.8 : 0. 1 0.3;所述氧化物颗粒选自镁、钙、硅或铝的氧化物中的一种或几
种混合；所述可溶性铝盐包括Al2(S04)3、 A1(N03)3 、 A1C13;所述分散剂选自 聚乙二醇单甲醚、聚乙二醇(分子量2000 20000)、十二垸基硫酸钠、月桂 醇硫酸钠中的一种或几种混合。
本发明制备的纳米核壳结构固体碱催化剂颗粒粒度在80mn左右，对高酸 值油脂具有良好的催化活性。
具体实施方式
实施例1
选取粒径在50nm以下的氧化铝颗粒10g，加入100ml乙醇中并搅拌，使 其形成悬浮体系，加入lg聚乙二醇(分子量2000)，并在超声波中振荡使其 分散均匀；将2g Al2(S04)3溶解到分散体系，以Ca (OH) 2水溶液逐滴加入， 测定PH值到7. 0时停止滴加，继续超声振荡30min，得到悬浮液抽滤、干燥、 研磨、煅烧得到核壳结构纳米固体碱催化剂。实施例2
选取粒径在50nm以下的氧化钙颗粒50g，加入100ml甲醇中并搅拌，使 其形成悬浮体系，加入10g十二烷基硫酸钠，并在超声波中振荡使其分散均 匀；将35g A1(N03)3溶解到分散体系，以Ca (OH) 2水溶液逐滴加入，测定 PH值到8.0时停止滴加，继续超声振荡30min，得到悬浮液抽滤、干燥、研 磨、煅烧得到核壳结构纳米固体碱催化剂。 实施例3
选取粒径在50nm以下的氧化钙颗粒50g，加入100ml甲醇中并搅拌，使 其形成悬浮体系，加入10g聚乙二醇单甲醚，并在超声波中振荡使其分散均 匀；将35g AlCl3溶解到分散体系，以Ca (OH) 2水溶液逐滴加入，测定PH 值到8.0时停止滴加，继续超声振荡30min，得到悬浮液抽滤、干燥、研磨、 煅烧得到核壳结构纳米固体碱催化剂。 实施例4
选取粒径在50nm以下的氧化铝颗粒10g，加入100ml乙醇中并搅拌，使 其形成悬浮体系，加入lg聚乙二醇(分子量20000)，并在超声波中振荡使 其分散均匀；将2gAl2(S04)3溶解到分散体系，以Ca (OH) 2水溶液逐滴加入， 测定PH值到7. 0时停止滴加，继续超声振荡30min，得到悬浮液抽滤、干燥、 研磨、煅烧得到核壳结构纳米固体碱催化剂。 实施例5
选取粒径在50nm以下的氧化铝颗粒10g，加入100ml乙醇中并搅拌，使 其形成悬浮体系，加入lg月桂醇硫酸钠，并在超声波中振荡使其分散均匀； 将2gAl(N04)3溶解到分散体系，以Ca (OH) 2水溶液逐滴加入，测定PH值到 7.0时停止滴加，继续超声振荡30min，得到悬浮液抽滤、干燥、研磨、煅烧得到核壳结构纳米固体碱催化剂。 应用例1
取酸值2.0的小桐子油ioog，按照与工业甲醇i : 15 (油甲醇)的摩
尔比，在75"C，常压下，加入植物油质量3%的实施例1中制备核壳结构纳 米固体碱催化剂，反应4小时后产物分离，得到生物柴油相减压蒸馏脱除甲 醇，得到生物柴油产品。采用气相色谱方法测定生物柴油中脂肪酸甲酯含量 为95.6%。 应用例2
取酸值4.o的小桐子油ioog，按照与工业甲醇i: 15 (油甲醇)的摩
尔比，在75"，常压下，加入植物油质量3%的实施例2中制备核壳结构纳 米固体碱催化剂，反应4小时后产物分离，得到生物柴油相减压蒸馏脱除甲 醇，得到生物柴油产品。采用气相色谱方法测定生物柴油中脂肪酸甲酯含量 为98.2%。
权利要求
1、一种合成生物柴油的核壳结构纳米固体碱催化剂制备方法，其特征在于该方法包括以下具体步骤a)、选取粒径在50nm以下(纳米)氧化物颗粒，加入乙醇或甲醇中搅拌使其形成悬浮体系；b)、在所得到的悬浮体系中加入分散剂，并在超声波中振荡使其分散均匀，形成分散体系；c)、取可溶性铝盐溶解到上步骤的分散体系中，然后以Ca(OH)2水溶液逐滴加入其中，直至PH值达到6～8，继续超声振荡至少30min，得到悬浮液抽滤、干燥、研磨、煅烧得到核壳结构纳米固体碱催化剂；其中纳米氧化物颗粒∶可溶性铝盐∶分散剂的质量比为1∶0.2～0.8∶0.1～0.3；所述氧化物颗粒选自镁、钙、硅或铝的氧化物中的一种或几种混合；所述可溶性铝盐包括Al2(SO4)3、Al(NO3)3、AlCl3；所述分散剂选自聚乙二醇单甲醚、聚乙二醇(分子量2000～20000)、十二烷基硫酸钠、月桂醇硫酸钠中的一种或几种混合。
全文摘要
本发明公开了一种合成生物柴油的核壳结构纳米固体碱催化剂制备方法，该方法选取粒径在50nm以下(纳米)氧化物颗粒，超声波振荡下，在乙醇中与分散剂、可溶性铝盐形成悬浮分散体系，然后以Ca(OH)<sub>2</sub>水溶液逐滴加入其中，直至pH值在6～8，继续超声振荡至少30min，得到悬浮液抽滤、干燥、研磨、煅烧得到具有核壳结构的纳米固体碱催化剂；其中纳米氧化物颗粒∶可溶性铝盐∶分散剂质量比为1∶0.2～0.8∶0.1～0.3；所制备的催化剂对用于合成生物柴油的高酸值油脂具有良好的催化效果，简化了高酸值油脂制备生物柴油的前处理工艺步骤，降低操作成本。
文档编号B01J21/04GK101480609SQ20091004565
公开日2009年7月15日 申请日期2009年1月21日 优先权日2009年1月21日
发明者傅乐峰, 王大军, 郑柏存 申请人:上海三瑞高分子材料有限公司