一種雙核堿性離子液體催化制備生物柴油的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種雙核堿性離子液體催化制備生物柴油的方法，屬于催化合成生物 柴油技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 生物柴油作為一種清潔、可再生的替代能源，為解決世界能源和環(huán)境問題帶來了 新的機(jī)遇。目前，制備生物柴油的主要方法是醋交換法，而醋交換法的關(guān)鍵在于催化劑的選 擇。離子液體作為一種綠色催化劑和溶劑已經(jīng)在有機(jī)合成、電化學(xué)、分離工程等領(lǐng)域得到了 應(yīng)用。在制備生物柴油過程中，離子液體作為新型催化劑越來越受到關(guān)注。它既可W作為 催化劑又可作為溶劑，能夠提高醋交換反應(yīng)速度、工藝簡單、催化劑熱穩(wěn)定性好、容易回收、 腐蝕性低等優(yōu)點(diǎn)，具有很好的應(yīng)用前景。但目前，通過離子液體在合成生物柴油技術(shù)上，對 其催化活性及成本等問題還有待提高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提供一種雙核堿性離子液體催化制備生物 柴油的方法，通過該方法合成生物柴油具有催化活性高，過程清潔，催化劑熱穩(wěn)定性好，容 易回收W及可多次重復(fù)使用等優(yōu)點(diǎn)。
[0004] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明方法包括下述步驟：
[0005] 將油脂和甲醇加入帶有回流冷凝裝置的Ξ口燒瓶中，再加入質(zhì)量為油脂質(zhì)量的 1. 0~8. 0%的離子液體，在反應(yīng)溫度65°C，常壓下反應(yīng)3~lOh，反應(yīng)結(jié)束后將反應(yīng)液轉(zhuǎn)入 分液漏斗中，靜置分層，分液；上層主要為生物柴油，將生物柴油水洗，干燥至恒重，然后通 過氣相色譜分析其組成并計算生物柴油收率。
[0006] 所述的離子液體為雙核堿性離子液體，具有如下結(jié)構(gòu)：
[0007]
[0008] 所述雙核堿性離子液體的制備步驟為：
[0009] 稱取漠代十二燒和化0H置于反應(yīng)器中，攬拌加熱至30-50°C;將嗎啡嘟和水均勻 混合，并預(yù)熱至60-80°C，預(yù)熱后的嗎啡嘟和水混合物滴加入裝有漠代十二燒和化0H的反 應(yīng)器中，加熱至120-150°C攬拌反應(yīng)6-化；待反應(yīng)產(chǎn)物冷卻至室溫后倒入分液漏斗中，取上 層液體即為中間體十二烷基嗎嘟；其中原料的摩爾比為：漠代十二燒：嗎啡嘟：氨氧化鋼： 水二 1 :1-!· 5 :1_2 :3_7 ;
[0010] 稱取十二烷基嗎嘟和1，4-二漠下燒于圓底燒瓶中，十二烷基嗎嘟和1，4-二漠下 燒的摩爾比為，十二烷基嗎嘟：1,4-二漠下燒=2:1~1. 2,加熱至110~140°C，反應(yīng)時間 為6~12h，得黃色粘稠狀液體，然后將其放入真空干燥箱50°C干燥2地，即為漠代雙核十二 烷基嗎嘟；將漠代雙核十二烷基嗎嘟置于錐形瓶中，然后加入K0H，漠代雙核十二烷基嗎嘟 和K0H的摩爾比為，漠代雙核十二烷基嗎嘟：K0H= 1:2,加入30血無水乙醇溶解，常溫攬拌 反應(yīng)24~4她，通過離屯、分離除去白色固體邸r，剩余液體通過減壓蒸饋除去溶劑乙醇，得 到的黃色粘稠液體在80°C真空下干燥4她，即為雙核氨氧化十二烷基嗎嘟堿性離子液體。
[0011] 所述雙核氨氧化十二烷基嗎嘟堿性離子液體合成路線如下：
[0012]
[0014] 進(jìn)一步地，本發(fā)明所述的油脂為脂肪酸甘油醋的植物油中的任何一種。
[0015] 進(jìn)一步地，本發(fā)明所述的油脂與甲醇的摩爾比為1 :6~16。
[0016] 進(jìn)一步地，本發(fā)明所述醋交換反應(yīng)時間為3~lOh。
[0017] 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：
[0018] W氨氧根為陰離子的堿性離子液體W及咪挫基為陰離子的堿性離子液體在生物 柴油的醋交換反應(yīng)中，能夠有效地使醇與油脂充分接觸，在反應(yīng)中均表現(xiàn)出較好的催化活 性、良好的穩(wěn)定性能及重復(fù)使用性。在實(shí)驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)，陰離子的堿性位越多，其催化活性 越強(qiáng)。因此，設(shè)計合成雙核堿性離子液體，其憑借特殊的雙核結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出催化性能高、循環(huán) 穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)；具體表現(xiàn)為，
[0019] (1)離子液體制備過程簡單，價格相對低廉；
[0020] 似催化劑活性高，用量少，反應(yīng)條件溫和，反應(yīng)時間短；
[0021] (3)離子液體性能穩(wěn)定，可重復(fù)使用，分離工藝簡單，后處理成本低，無污染，不腐 蝕設(shè)備，環(huán)境友好，可望成為極具競爭力的清潔工藝路線。
【附圖說明】
[0022] 下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。本發(fā)明的保護(hù)范圍不僅 局限于下列內(nèi)容的表述。
[0023] 圖1是本發(fā)明實(shí)施例1制備的離子液體的紅外光譜圖；
[0024]圖2是本發(fā)明實(shí)施例1制備的離子液體的TGA曲線； 陽0巧]圖3-1、圖3-2、圖3-3和圖3-4是本發(fā)明實(shí)施例1制備的離子液體作為催化劑制 備生物柴油的工藝條件考察示意圖。
[00%] 圖4是本發(fā)明實(shí)施例1制備的離子液體作為催化劑制備生物柴油的色質(zhì)譜圖。
【具體實(shí)施方式】 陽〇27] 實(shí)施例1 陽02引制備雙核堿性離子液體：
[0029] 稱取漠代十二燒和化0H置于反應(yīng)器中，攬拌加熱至40。在燒瓶中將嗎啡嘟和 水均勻混合，并預(yù)熱至70°C，預(yù)熱后的嗎啡嘟和水混合物滴加入裝有漠代十二燒和化0H 的反應(yīng)器中，加熱至130°C攬拌反應(yīng)化。待反應(yīng)產(chǎn)物冷卻至室溫后倒入分液漏斗中，取上 層液體即為中間體十二烷基嗎嘟。原料的摩爾比為：漠代十二燒：嗎嘟：氨氧化鋼：水 =1:1. 2:1.5:5。稱取十二烷基嗎嘟于圓底燒瓶中，加入1,4-二漠下燒，十二烷基嗎嘟和 1,4-二漠下燒的摩爾比為，十二烷基嗎嘟：1,4-二漠下燒=2:1，在110°C下加熱攬拌化， 得黃色粘稠狀液體，然后將其放入真空干燥箱5(TC干燥2地，即為漠代雙核十二烷基嗎嘟。 取該中間體漠代雙核十二烷基嗎嘟于錐形瓶中，按摩爾比，漠代雙核十二烷基嗎嘟：K0H= 1:2,稱取定量K0H，再加入30mL無水乙醇溶解，常溫攬拌反應(yīng)4她，通過離屯、分離除去白色 固體邸r，剩余液體通過減壓蒸饋除去溶劑乙醇，得黃色粘稠液體，在80°C真空下干燥4她， 即得到雙核氨氧化十二烷基嗎嘟堿性離子液體。
[0030] 實(shí)施例2
[0031] 將大豆油和甲醇按照摩爾比1:14的比例加入帶有回流冷凝裝置的Ξ口燒瓶中， 再加入質(zhì)量為大豆油質(zhì)量7.0%的按照實(shí)施例1制備的雙核堿性離子液體。在反應(yīng)溫度 65°C，常壓下反應(yīng)化，反應(yīng)結(jié)束后將混合物轉(zhuǎn)入分液漏斗，靜置分層、分液，上層液體經(jīng)水洗 3次、用無水硫酸儀干燥后通過氣相色譜分析其組成并計算生物柴油收率為84. 5 %。下層 液體經(jīng)減壓蒸饋除去甲醇，剩余粘稠狀固體為催化劑。 陽0巧實(shí)施例3
[0033] 將大豆油和甲醇按照摩爾比1:14的比例加入帶有回流冷凝裝置的Ξ口燒瓶中， 再加入質(zhì)量為大豆油質(zhì)量10. 0%的按照實(shí)施例1制備的雙核堿性離子液體。在反應(yīng)溫度 65°C，常壓下反應(yīng)化，反應(yīng)結(jié)束后將混合物轉(zhuǎn)入分液漏斗，靜置分層、分液，上層液體經(jīng)水洗 3次、用無水硫酸儀干燥后通過氣相色譜分析其組成并計算生物柴油收率為87. 2%。下層 液體經(jīng)減壓蒸饋除去甲醇，剩余粘稠狀固體為催化劑。
[0034] 實(shí)施例4
[0035] 將菜巧油和甲醇按照摩爾比1:14的比例加入帶有回流冷凝裝置的Ξ口燒瓶中， 再加入質(zhì)量為大豆油質(zhì)量7.0%的按照實(shí)施例1制備的雙核堿性離子液體。在反應(yīng)溫度 65°C，常壓下反應(yīng)lOh，反應(yīng)結(jié)束后將混合物轉(zhuǎn)入分液漏斗，靜置分層、分液，上層液體經(jīng)水 洗3次、用無水硫酸儀干燥后通過氣相色譜分析其組成并計算生物柴油收率為86. 2%。下 層液體經(jīng)減壓蒸饋除去甲醇，剩余粘稠狀固體為催化劑。
[0036] 實(shí)施例5
[0037] 將大豆油和甲醇按照摩爾比1:14的比例加入帶有回流冷凝裝置的Ξ口燒瓶中， 再加入質(zhì)量為大豆油質(zhì)量3.0%的按照實(shí)施例1制備的雙核堿性離子液體。在反應(yīng)溫度 65°C，常壓下反應(yīng)化，反應(yīng)結(jié)束后將混合物轉(zhuǎn)入分液漏斗，靜置分層、分液，上層液體經(jīng)水洗 3次、用無水硫酸儀干燥后通過氣相色譜分析其組成并計算生物柴油收率為47. 3 %。下層 液體經(jīng)減壓蒸饋除去甲醇，剩余粘稠狀固體為催化劑。 陽0測 實(shí)施例6
[0039]將大豆油和甲醇按照摩爾比1:6的比例加入帶有回流冷凝裝置的Ξ口燒瓶中，再 加入質(zhì)量為大豆油質(zhì)量7. 0%的按照實(shí)施例1制備的雙核堿性離子液體。在反應(yīng)溫度65°C， 常壓下反應(yīng)化，反應(yīng)結(jié)束后將混合物轉(zhuǎn)入分液漏斗，靜置分層、分液，上層液體經(jīng)水洗3次、 用無水硫酸儀干燥后通過氣相色譜分析其組成并計算生物柴油收率為38. 3%。下層液體經(jīng) 減壓蒸饋除去甲醇，剩余粘稠狀固體為催化劑。 W40] 實(shí)施例7
[0041] 將藍(lán)麻油和甲醇按照摩爾比1:16的比例加入帶有回流冷凝裝置的Ξ口燒瓶中， 再加入質(zhì)量為大豆油質(zhì)量7.0%的按照實(shí)施例1制備的雙核堿性離子液體。在反應(yīng)溫度 65°C，常壓下反應(yīng)化，反應(yīng)結(jié)束后將混合物轉(zhuǎn)入分液漏斗，靜置分層、分液，上層液體經(jīng)水洗 3次、用無水硫酸儀干燥后通過氣相色譜分析其組成并計算生物柴油收率為85. 3 %。下層 液體經(jīng)減壓蒸饋除去甲醇，剩余粘稠狀固體為催化劑。 柳42] 實(shí)施例8
[0043] 將菜巧油和甲醇按照摩爾比1:14的比例加入帶有回流冷凝裝置的Ξ口燒瓶中， 再加入質(zhì)量為大豆油質(zhì)量7.0%的按照實(shí)施例1制備的雙核堿性離子液體。在反應(yīng)溫度 50°C，常壓下反應(yīng)化，反應(yīng)結(jié)束后將混合物轉(zhuǎn)入分液漏斗，靜置分層、分液，上層液體經(jīng)水洗 3次、用無水硫酸儀干燥后通過氣相色譜分析其組成并計算生物柴油收率為67. 3 %。下層 液體經(jīng)減壓蒸饋除去甲醇，剩余粘稠狀固體為催化劑。<