一种将猪骨作为生物柴油催化剂的合成方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及生物柴油催化剂的合成方法，特别是涉及一种将猪骨作为生物柴油催 化剂的合成方法。
【背景技术】
[0002] 能源危机与环境污染使世界各国都迫切开发既对环境友好又可再生的能源，各种 生物质能、太阳能和其他可再生能源来取代石油和煤炭等传统资源。生物柴油属于生物质 能中的一种，由于其具有环境友好、零排放以及可生物降解等优点，引起了广泛的关注。目 前，传统制备生物柴油方法主要是以均相催化剂（如：似0!1、1(0!1、4504等）来催化甲醇等短 链醇与动植物油脂发生酯交换反应。但这种方法中存在均相催化剂易造成设备腐蚀、催化 剂不能回收利用，在催化剂处理过程中易污染环境等问题。因此研宄开发绿色、高效的催化 剂成为生物柴油制备生产过程中亟需解决的问题。
[0003] 近年来科学家们一直致力于开发可重复利用的非均相催化剂以及制备生物柴油 的新方法。非均相催化剂的种类很多，主要有金属氧化物、水滑石、离子交换树脂、沸石等， 但催化剂大多成本较高，限制了其工业应用。以此同时，可再生资源作为催化剂或者载体引 起了广泛的关注，例如禽蛋壳类、软体动物的壳类以及飞灰、木灰和煤渣等作为制备生物柴 油的催化剂（或载体）都有较强的催化活性。动物骨头（鱼骨头、绵羊骨头和牛骨头）作 为可再生资源的一种，由于其主要成分是羟基磷灰石，很多学者也将其作为固体催化剂应 用于生物柴油制备中。然而，羟基磷灰石呈弱碱性，当其作为生物柴油催化剂时，如果想达 到较高的生物柴油产率，必须要求更高的反应条件，因此势必会增加生物柴油的制作成本。 为了解决这个问题，本发明人发现，如果将猪骨头作为载体负载强碱型钾盐（如：碳酸钾）， 不但能废物利用，更能显著提高催化剂的活性，同时，催化剂有较好的稳定性，能多次重复 使用。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于提供用于生物柴油催化剂的合成方法，针对磷灰石是一种经济 且实用的载体，而高温煅烧后的猪骨中磷灰石的含量占95%以上，通过负载高催化活性的 碳酸钾，使其成为一种高效的、制备过程简单、成本低廉、操作方便的催化剂。
[0005] 为实现上述目的，本发明采用的技术方案是提供一种将猪骨作为生物柴油催化剂 的合成方法，该方法包括以下步骤：
[0006] -种将猪骨作为生物柴油催化剂的合成方法，其包括以下步骤：
[0007] (1)将猪骨用蒸馏水冲洗去除表面的可溶性杂质；在鼓风干燥箱中去除水分；然 后将猪骨置于马弗炉中，在800°c~1000°C温度下煅烧3~5小时，得到白色条状和块状固 体；将白色固体粉碎，过160~180目筛，得到白色粉末状固体；
[0008] (2)将白色粉末状固体加入到浓度为碳酸钾溶液中，白色粉末状固体与碳酸钾的 质量比是7:3-9:1 ;搅拌得悬浊液，干燥，得到粉末状固体；
[0009] (3)将粉末状固体在马弗炉中500°C~700°C煅烧，得到粉末为生物柴油催化剂。
[0010] 所述的在鼓风干燥箱中去除水分优选的温度为90~110°C ;干燥12~15小时。
[0011] 所述的碳酸钾溶液浓度优选为〇· 15~0· 45M。
[0012] 所述的优选搅拌速率400-600rmp、搅拌时间3~5小时。
[0013] 所述步骤⑶马弗炉中煅烧优选时间3~5小时。
[0014] 将获得的粉末为生物柴油催化剂直接使用，能显著提高生物柴油的产率，并且能 缩短反应时间、减少甲醇和催化剂的用量，是一种高效且经济的催化剂。
[0015] 本发明的优势在于：
[0016] (1)催化剂原材料环境友好，价格低廉广，可再生；
[0017] (2)催化活性较强可达到生物柴油产率可达90%以上；
[0018] (3)催化剂可回收再利用，重复利用8次后，脂肪酸的转化率仍然达到85%以上。
【附图说明】
[0019] 图1为本发明的实例1的XRD图（a为煅烧后的猪骨，b为负载后的催化剂）。
【具体实施方式】
[0020] 结合下列实施例对本发明的生物柴油催化剂的合成方法加以说明，但本发明的技 术方案不局限于此。
[0021] 实施例1
[0022] (1)将猪骨用蒸馏水冲洗3次去除表面的可溶性杂质；将处理后的猪骨头在鼓风 干燥箱中去除水分，在105°C干燥13. 5小时；将猪骨置于马弗炉中，加热升温至1000°C后， 煅烧3小时，得到白色条状固体。将白色固体粉碎，过160~180目筛，得到白色粉末粉末 状固体，真空干燥保存；
[0023] (2)称取一定量的碳酸钾粉末溶于离子水中，配制成浓度为0. 45M碳酸钾溶液，加 入获得的白色粉末状固体比例为2. 67,在500rmp条件下，搅拌4小时，得悬浊液，干燥，得到 粉末状固体；
[0024] (3)将得到的白色粉末在马弗炉中600°C煅烧4小时，得到粉末状制备生物柴油催 化剂。
[0025] 由图1的XRD谱图可以得到，该条件下制备的催化剂中，表面含有磷灰石、KCaP04。
[0026] 为了检验催化剂的催化活性，将经过600°C煅烧处理条件的催化剂2. 4g催化剂与 30g棕榈油和10. 8g甲醇放入到50ml装有磁力搅拌装置的圆底烧瓶中，同时圆底烧瓶的顶 部安装有回流冷凝管，开动搅拌，加热到65°C，在温度保持为65°C的条件下反应2小时反应 液静置分层，离心分离催化剂，液相产物用分液漏斗分层，倾出上层液体，减压蒸出未反应 的底物甲醇，得到生物柴油，采用气象色谱法分析生物柴油的产率，产率为96. 7%。
[0027] 实施例2
[0028] (1)将猪骨用蒸馏水冲洗4次去除表面的可溶性杂质；将处理后的猪骨头在鼓风 干燥箱中去除水分，在90°C干燥15小时；将得到的猪骨置于马弗炉中，加热升温至800°C 后，煅烧5小时，得到白色条状固体。将白色固体粉碎，过160~180目筛，得到白色粉末粉 末状固体，真空干燥保存；
[0029] (2)称取一定量的碳酸钾粉末溶于离子水中，配制成浓度为0. 45M碳酸钾溶液，加 入获得的白色粉末状固体7g，在400rmp条件下，搅拌5小时，得悬浊液，干燥，得到粉末状固 体；
[0030] (3)将得到的白色粉末在马弗炉中500°C煅烧4小时，得到粉末状制备生物柴油催 化剂。
[0031] 为了检验催化剂的催化活性，将经过500°C煅烧处理条件的催化剂2. 4g催化剂与 30g棕榈油和10. 8g甲醇放入到50ml装有磁力搅拌装置的圆底烧瓶中，同时圆底烧瓶的顶 部安装有回流冷凝管，开动搅拌，加热到65°C，在温度保持为65°C的条件下反应2小时反应 液静置分层，离心分离催化剂，液相产物用分液漏斗分层，倾出上层液体，减压蒸出未反应 的底物甲醇，得到生物柴油，采用气象色谱法分析生物柴油的产率，产率为91. 5%。
[0032] 实施例3
[0033] (1)将猪骨用蒸馏水冲洗5次去除表面的可溶性杂质；将处理后的猪骨头在鼓风 干燥箱中去除水分，在IKTC干燥12小时；将得到的猪骨置于马弗炉中，加热升温至900°C 后，煅烧4小时，得到白色条状固体。将白色固体粉碎，过160~180目筛，得到白色粉末粉 末状固体，真空干燥保存；
[0034] (2)称取一定量的碳酸钾粉末溶于离子水中，配制成浓度为0. 45M碳酸钾溶液，加 入获得的白色粉末状固体比例为2. 67,在600rmp条件下，搅