离子液体磷钨酸盐催化制取生物柴油
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- 发布于 2017年8月10日 星期四 10:28
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生物柴油是一種清潔的可再生能源,因具有原料來源廣泛、原料可再生、合成工藝簡單、可以大規模保留現有生產裝置,以及具有可生物降解、無毒性、可再生性、排放量低等優點而成為人們關注的焦點。
生物柴油的合成過程通常是以動植物油脂和廢棄食用油等為原料,通過簡單的酯交換反應來實現。
在生物柴油的合成中,關鍵技術在於催化劑的選擇,傳統的無機酸、堿催化劑,面臨著腐蝕性強、不可再生、易引起皂化反應等問題而違背了生物柴油環保的初衷。
磷鎢酸鹽是近年來被廣泛用於催化的環保型催化劑,它具有較強的代酸性,工業中許多需要用無機酸催化的化合物制取流程都可以用磷鎢酸鹽代替。但是在生物柴油制取過程中,人們發現雜多酸本身易溶于水,催化酯化反應的過程多為多相催化反應,酯化率一般不高,此外,雜多酸鹽的活性組分容易流失,使其無法多次迴圈使用,進而導致成本較高。
即便如此,無所不能的化學家們還是找到了解決方案。離子液體是一種綠色溶劑和催化劑,其結構和酸鹼性等指標可調控。於是,將嗎啉環陽離子與雜多酸陰離子結合,得到一種新型的有機雜多酸催化劑—嗎啡啉磷鎢酸鹽催化劑[C3SO3Hnhm]3PW12O40。通過對有機陽離子的結構和雜多酸陰離子的功能化進行設計,調節該類催化劑的綜合性能,在保持催化活性的前提下,緩解了傳統催化劑以及固體酸、堿催化劑存在的腐蝕性強、難分離以及成本較高等問題。
有學者使用嗎啡啉磷鎢酸鹽催化劑大豆油和甲醇反應製備生物柴油。結果表明:當 n( 甲醇) ∶n( 大豆油) = 14∶1,鎢酸鹽催化劑的品質分數為大豆油和甲醇總品質的4%,反應時間6小時,反應溫度100 ℃ 時,生物柴油收率達到94. 90%。
更神奇的是,嗎啡啉磷鎢酸鹽催化劑不僅有良好的催化效果,催化後的餘劑仍可重複迴圈使用,催化6次後,其回收率仍有91%,且反應後的[C3SO3Hnhm]3PW12O40結構沒有產生變化。
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