專利名稱：一種生物柴油的制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種生物柴油的制備方法，屬于化學材料制備技術領域。本方法適用于以植物油、乙醇為原料，合成生物柴油的場合。
二
背景技術：
隨著世界化石能源的短缺、石油價格的上升和汽車尾氣排放引起的環(huán)境狀況日益惡化，人們迫切尋找新型能源，其中生物柴油以可再生性和低排放性而引起了世界各國的關注。生物柴油是清潔的可再生能源，它以油料作物、油棕和黃連木等油料林木果實、工程微藻等油料水生植物以及動物油脂、廢餐飲油等為原料制成的液體燃料，是優(yōu)質(zhì)的石油柴油代用品。生物柴油是典型“綠色能源”，大力發(fā)展生物柴油對經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展，推進能源替代，減輕環(huán)境壓力，控制城市大氣污染具有重要的戰(zhàn)略意義。目前，制備生物柴油通常采用強酸(硫酸)或強堿(Κ0Η和NaOH)作催化劑，存在著催化劑腐蝕性強且反應后不易分離回收，或產(chǎn)物易皂化，產(chǎn)生大量的廢水，廢堿(酸)液排放容易對環(huán)境造成二次污染等缺點。因此，開發(fā)對環(huán)境友好的綠色催化合成工藝成為生物柴油大規(guī)模應用的當務之急。氧化石墨是一種無定形、非化學計量、環(huán)境友好的固體，具有吸濕性、弱酸性。氧化石墨的具體結構至今尚不明確，仍存在一些爭議，但通常認為氧化石墨的表面及邊緣富含有羥基、羰基、羧基、環(huán)氧基等含氧官能團。近年來，氧化石墨或氧化石墨烯(單層的氧化石墨)作為一類新型材料得到國內(nèi)外學者的廣泛關注，氧化石墨通常是由石墨經(jīng)ΚΜη04、KC103、NaNO3和H2SO4強氧化劑氧化獲得。目前已有關于氧化石墨負載的納米CaO催化大豆油與甲醇進行酯交換反應制備生物柴油的報道(Zu，Y.H.；Tang,J.Y.；Zhu,ff.C.；Zhang,M.;Liu，G.;Liu，Y.；Zhang, W.X.;Jia，M.J.Graphite oxide-supported CaO catalystsfor transesterification of soybean oil with methanol.Bioresour.Technol.2011，102,8939-8944.)。
三

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供反應條件溫和、催化劑與產(chǎn)品易分離、產(chǎn)品純度高、催化劑穩(wěn)定性好的合成生物柴油的方法。實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術解決方案為:一種生物柴油的制備新方法，以氧化石墨為催化劑，植物油、乙醇為原料，在常壓下加熱回流得到生物柴油。 本發(fā)明使用的催化劑可以根據(jù)改進Hummers法[10]制備氧化石墨，將石墨粉、NaNO3、濃H2SO4機械攪拌混合均勻，再用KMnO4氧化繼續(xù)攪拌反應；緩慢加入去離子水稀釋，降至室溫；用質(zhì)量分數(shù)為30 %的H2O2氧化體系變?yōu)榱咙S色并有氣泡產(chǎn)生，加入質(zhì)量分數(shù)為36%的濃鹽酸反應掉多余的KMnO4，反復用去離子水洗滌直至溶液pH為6 7 ;離心倒掉上層離心液或過濾后棄去濾液，固體真空干燥至恒重，所得氧化石墨為棕色粉末狀固體。
本發(fā)明所用植物油可以是棉籽油、大豆油、菜籽油、蓖麻油等。本發(fā)明所用物料的摩爾比植物油:甲醇:=1: 5 15，催化劑用量為植物油質(zhì)量的1.0 10%，所述的物料、催化劑按照比例投料混合攪拌。本發(fā)明反應的溫度為90 100°C。本發(fā)明反應的時間為6.0 9.0小時。本發(fā)明反反應完畢后冷卻至室溫，過濾分離出催化劑；濾液為產(chǎn)品、過量的乙醇、副產(chǎn)物甘油的混合物，經(jīng)飽和食鹽水洗滌除去乙醇、甘油，再真空干燥得到純產(chǎn)品；洗出來的乙醇、甘油通過常壓蒸餾、減壓蒸餾可分離出甲醇、甘油；催化劑經(jīng)石油醚洗滌、真空干燥后可以重復使用。本發(fā)明所依據(jù)的化學反應原理如下:
權利要求
1.一種生物柴油的制備方法，其特征在于:以氧化石墨為催化劑，植物油、乙醇為原料，在常壓下加熱回流得到生物柴油； 生物柴油的制備反應如下:
2.根據(jù)權利要求1所述的一種生物柴油的制備方法，其特征在于:所用物料的摩爾比為植物油:乙醇:=I: 5 15，催化劑用量為植物油質(zhì)量的1.0 10%，所述的物料、催化劑按照比例投料混合攪拌。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種生物柴油的制備方法，其特征在于:反應的溫度為90 100。。。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種生物柴油的制備方法，其特征在于:反應的時間為6.0 9.0小時。
5.根據(jù)權利要求1所述的一種生物柴油的制備方法，其特征在于:反應完畢后過冷卻至室溫，過濾分離出催化劑；濾液為產(chǎn)品、過量的乙醇、副產(chǎn)物甘油的混合物，經(jīng)飽和食鹽水洗滌除去乙醇、甘油，再真空干燥得到純產(chǎn)品；洗出來的乙醇、甘油通過常壓蒸餾、減壓蒸餾可分離出甲醇、甘油；催化劑經(jīng)石油醚洗滌、真空干燥后可以重復使用。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種生物柴油的制備方法。原料為植物油、乙醇，在常壓下加熱回流得到生物柴油。本發(fā)明優(yōu)點為(1)采用氧化石墨催化劑，原料來源廣泛，制備方便；催化劑活性高、用量少；(2)反應條件溫和，可以在乙醇回流條件下反應；(3)催化劑對水、酸均穩(wěn)定、不失活，催化活性受原料水分、酸值影響較小，因而原料無需預處理，減少設備投入、簡化了工藝流程；(4)該催化劑熱穩(wěn)定性優(yōu)良，分離回收方便，可循環(huán)使用，環(huán)境友好。
文檔編號C10L1/02GK103074162SQ201310019158
公開日2013年5月1日 申請日期2013年1月6日 優(yōu)先權日2013年1月6日
發(fā)明者方東, 姜晨寧, 戴兢陶, 楊錦明, 朱婷, 楊嬌嬌, 王平平 申請人:鹽城師范學院