本发明属于生物质精炼领域，涉及一种高效地沟油酯交换反应催化体系，具体涉及一种磁性固态催化剂的制备，该催化剂能够高效将地沟油通过酯交换反应生成生物柴油。
背景技术：
1、公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
2、地沟油是城市排水管道、下水道等地方被倒入管道的废弃食用油脂，其主要成分为脂肪酸、甘油三酯、游离脂肪酸等。地沟油的来源不明，质量参差不齐，且可能含有有害物质，因此不宜直接用于食品加工或食用。地沟油中的脂肪酸甲酯可以通过酯化反应制备生物柴油，实现地沟油的资源化利用。
3、酯化反应通常采用碱催化剂或酸催化剂，常用的碱催化剂包括钠氢氧化物、钠甲醇溶液等，常用的酸催化剂包括硫酸、盐酸等。其中，碱催化剂的酯化反应速度较快，但需要消耗大量的碱，并且反应后产生的甘油含有较多的游离脂肪酸，需要进行进一步的处理。而酸催化剂反应速度较慢，但反应后产生的甘油中游离脂肪酸的含量较低，适合用于地沟油等低酸值油脂的酯化反应。但上述催化剂体系存在速率慢、条件剧烈，效率低，催化剂回收困难，成本高等缺点，因此，开发新型催化剂对于地沟油的安全、高效和增值利用意义重大。
4、专利cn103611539a公开了一种合成生物柴油的磁性钙基固体碱催化剂制备方法，催化剂cao/nife2o4，但其对催化地沟油酯交换反应的问题未有涉及。
技术实现思路
1、为了解决上述问题，本发明提供一种高效地沟油酯交换反应催化体系。本发明通过羧甲基纤维素对催化剂载体的晶型、晶粒尺寸和分散度的调控，以及与特定金属离子络合，可以有效地调控催化剂的结构，提高了催化剂对地沟油酯交换反应的催化效率。
2、为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
3、本发明的第一个方面，提供了一种高效地沟油酯交换反应催化体系的制备方法，包括：
4、在含ni(no3)2和fe(no3)3的溶液中加入羧甲基纤维素，混合均匀，再加入尿素，在一定温度下进行反应，收集固态产物，即为纳米多孔nife2o4；
5、向所述纳米多孔nife2o4的水分散液中加入mgcl2/zncl2溶液和koh/k2co3溶液，混合均匀，在一定温度下进行反应，收集固体产物，煅烧，即得。
6、在一些实施方式中，所述ni(no3)2和fe(no3)3以摩尔比1:2～2.5；
7、在一些实施方式中，所述ni(no3)2摩尔浓度为0.2-0.4mol/l。
8、在一些实施方式中，所述羧甲基纤维素用量为2-4％，以ni(no3)2质量计。
9、在一些实施方式中，所述羧甲基纤维素的重均分子量为5000-8000，羧甲基取代度为0.3-0.6。
10、在一些实施方式中，加入尿素溶液调节体系的ph值为8.5-9.0。
11、在一些效果较好的实施方式中，尿素溶液调节ph值的条件为：温度20-40℃和搅拌速度400-600rpm条件下，滴加1.5mol/l尿素溶液至ph值为8.5-9.0。
12、在一些实施方式中，加入尿素后进行反应的条件为180-210℃处理10-16h，搅拌速度800-1000rpm。
13、在一些实施方式中，mgcl2/zncl2溶液中，mgcl2浓度为0.4-0.8mol/l，zn/mg摩尔比为2-4：1；
14、在一些实施方式中，koh/k2co3溶液，koh/浓度为0.2-0.5mol/l，
15、k2co3/koh摩尔比为2-3：1。
16、在一些实施方式中，加入mgcl2/zncl2溶液和koh/k2co3溶液后进行反应的条件为于温度70-75℃、搅拌转速400-600rpm处理24-36h。
17、在一些实施方式中，煅烧的条件为600-700℃煅烧5-7h。
18、更具体的，包括：
19、将ni(no3)2和fe(no3)3以摩尔比1:2配成水溶液，ni(no3)2摩尔浓度为0.2-0.4mol/l，充分混合均匀，加入2-4％的羧甲基纤维素(基于ni(no3)2质量)，超声混合8-12min。在温度20-40℃和搅拌速度400-600rpm条件下，向溶液滴加1.5mol/l尿素溶液至ph值为8.5-9.0。然后在180-210℃处理10-16h，搅拌速度800-1000rpm。反应结束后，固态产物经过滤、洗涤和干燥得到最终纳米多孔nife2o4。
20、向纳米多孔nife2o4加入其4-6倍质量的蒸馏水，然后逐滴加入与纳米多孔材料水分散液同体积的mgcl2/zncl2溶液和koh/k2co3溶液。在温度70-75℃、搅拌转速400-600rpm处理24-36h，将固态产物洗涤至废液ph值呈中性，然后产物在600-700℃煅烧5-7h，得到固体催化剂。
21、将制备的催化剂加入到地沟油中进行催化反应，温度60-70℃，时间40-90min，转速200-400rpm，催化剂用量0.45-0.85％。反应结束后，通过外磁场将催化剂分离回收。
22、本发明的第二个方面，提供了上述的方法制备的催化剂。
23、本发明的第三个方面，提供了上述的催化剂在催化地沟油酯交换反应中的应用。
24、在一些实施方式中，地沟油催化反应条件为：温度60-70℃，时间40-90min，转速200-400rpm，催化剂用量0.45-0.85％。
25、本发明的有益效果
26、(1)本发明采用羧甲基纤维素调控催化剂载体的晶型、晶粒尺寸和分散度，羧甲基纤维素与金属离子形成络合物，稳定分散体系，促进产物的形成和纯化，能够有效防止产物的聚集和堆积。本发明提供的固体磁性催化剂是改善地沟油制备生物柴油生产效率的有效手段。固体磁性催化剂具有良好的分散性和可控性，可以提供更多的活性位点，提高反应速率。相对于传统的酸碱催化剂，固体磁性催化剂反应条件温和，不需要高温高压，可减少反应能耗和生产成本。固体磁性催化剂的反应效率高，可以将生物柴油中的游离脂肪酸和甘油转化为高品质的酯类产品，同时可以减少副反应的产生，提高反应产物的收率。固体磁性催化剂具有良好的磁性质，可以通过外加磁场来实现催化剂的回收和再利用，降低了生产成本，减少了环境污染。固体磁性催化剂具有较高的化学稳定性和热稳定性，可以在反应过程中保持较好的催化活性和选择性，从而提高反应的可控性和稳定性。
27、(2)本发明制备方法简单、实用性强，易于推广。
1.一种高效地沟油酯交换反应催化体系的制备方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的高效地沟油酯交换反应催化体系的制备方法，，其特征在于，所述ni(no3)2和fe(no3)3以摩尔比1:2～2.5；所述ni(no3)2摩尔浓度为0.2-0.4mol/l。
3.如权利要求1所述的高效地沟油酯交换反应催化体系的制备方法，其特征在于，所述羧甲基纤维素用量为2-4％，以ni(no3)2质量计，重均分子量为5000-8000，羧甲基取代度为0.3-0.6。
4.如权利要求1所述的高效地沟油酯交换反应催化体系的制备方法，其特征在于，加入尿素溶液调节体系的ph值为8.5-9.0。
5.如权利要求1所述的高效地沟油酯交换反应催化体系的制备方法，其特征在于，加入尿素后进行反应的条件为180-210℃处理10-16h，搅拌速度800-1000rpm。
6.如权利要求1所述的高效地沟油酯交换反应催化体系的制备方法，其特征在于，mgcl2/zncl2溶液中，mgcl2浓度为0.4-0.8mol/l，zn/mg摩尔比为2-4：1；
7.如权利要求1所述的高效地沟油酯交换反应催化体系的制备方法，其特征在于，加入mgcl2/zncl2溶液和koh/k2co3溶液后进行反应的条件为于温度70-75℃、搅拌转速400-600rpm处理24-36h。
8.如权利要求1所述的高效地沟油酯交换反应催化体系的制备方法，其特征在于，煅烧的条件为600-700℃煅烧5-7h。
9.权利要求1-8任一项所述的方法制备的催化剂。
10.权利要求9所述的催化剂在催化地沟油酯交换反应中的应用。