用于生产生物柴油的固载催化粒子金属毡的制备方法技术

技术编号:18321668 阅读:45 留言:0更新日期:2018-07-01 00:06
本发明专利技术公开了一种用于生产生物柴油的固载催化粒子金属毡的制备方法,旨在解决现有催化剂稳定性差、使用寿命低、催化效率低的问题。本发明专利技术包括以下步骤:将金属毡用无水乙醇、水进行超声清洗,烘干;将ZrOCl2·8H2O和硝酸盐配制成混合水溶液,边搅拌边加入氨水至溶液pH为9~10,得到絮状沉淀物,在室温下静置,之后进行抽滤、洗涤至无Cl‑,得到滤饼,进行干燥、研磨,得到粉状物;将所述粉状物加入到H2SO4溶液中,形成混合物;将烘干后的金属毡加入到所述混合物中,浸泡后烘干,之后在惰性气氛下400~600℃焙烧3~7 h,即得。本发明专利技术制备的固载催化粒子金属毡催化效率及机械强度高、稳定性好、使用寿命长,且工艺简单、易实现产业化生产。

Preparation of immobilized catalytic particle metal felt for biodiesel production

The invention discloses a preparation method for the immobilized catalytic particle metal felt for the production of biodiesel, which aims to solve the problems of poor stability, low service life and low catalytic efficiency of the existing catalyst. The invention includes the following steps: cleaning the metal felt with anhydrous ethanol and water by ultrasonic cleaning and drying; mixing ZrOCl2 8H2O and nitrate into a mixed water solution, adding ammonia to the solution pH to 9~10 at the edge of the mixture, and getting the floc precipitate at room temperature, then pumping and washing to the no Cl, and getting the filter cake and getting into the cake. The powder is dried and grinded, and the powder is added to the H2SO4 solution to form a mixture; the dried metal felt is added to the mixture, and then dried and then baked at 400~600 centigrade for 3~7 h under the inert atmosphere. The immobilized catalytic particle metal felt prepared by the invention has high catalytic efficiency, high mechanical strength, good stability and long service life, and the process is simple and easy to realize industrial production.

【技术实现步骤摘要】
用于生产生物柴油的固载催化粒子金属毡的制备方法
本专利技术涉及生物柴油催化
,具体涉及一种用于生产生物柴油的固载催化粒子金属毡的制备方法。
技术介绍
生物柴油是由甘油三酯与短链醇进行酯交换反应制备的脂肪酸烷基单酯。生物柴油具有无毒、燃烧过程更清洁、生物降解性好等优点,为一种清洁的、可替代普通柴油使用的绿色燃料。目前,聚合物膜催化法是生物柴油制备方法中较好的一种方法。作为非均相催化法的一种,聚合物膜催化法通过膜材料设计与催化剂的负载能力调控克服了非均相催化剂的较多不足、具有较多的优点,如:聚合物膜催化活性高,选择性好,产品后处理少,对环境无污染并且可再重复使用。但是聚合物膜的使用温度只有200~300℃,对于一些温度要求较高的反应并不适用,并且聚合物膜容易溶解或者溶胀在溶剂或者反应物中,使得其使用寿命降低。金属毡又叫不锈钢烧结毡,是采用极其精细的金属纤维(直径精确到微米)经无纺铺制、叠配后经高温烧结而成。金属毡因由不同孔径层形成孔梯度而具有过滤精度高,纳污容量大的特点;金属毡具有三维网状、多孔结构,因此它具有孔隙率高、比表面积大、孔径大小分布均匀等特点,目前金属毡较多的被作为过滤材料使用,专利文献CN103949168B公开了采用不锈钢纤维烧结毡制备的多孔金属膜及其制备方法,所述多孔金属膜为在不锈钢纤维烧结毡基体上附着一层镍铁复合氢氧化物薄膜,其水通量可达到4650L·m−2·min−1·MPa−1,分离精度可达到0.3μm左右,所述多孔金属膜主要用于固液分离。专利文献CN103801156A报道了一种多层金属纤维烧结毡,是由粗金属纤维过滤层和细金属纤维过滤层而组成,所述粗金属纤维过滤层和细金属纤维过滤层的外侧分别烧结有二维编织金属纤维层,所述多层金属纤维烧结毡用于高温气体过滤、聚合物熔体过滤、黏胶过滤以及啤酒发酵工艺上的过滤。长期以来,科研人员致力于研究金属毡在过滤方面的应用,而在催化领域应用的研究则较少。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种工艺简单、成本低、对环境友好的用于生产生物柴油的固载催化粒子金属毡的制备方法,本专利技术所制备的固载催化粒子金属毡机械强度高、稳定性好、使用寿命长、催化活性及效率高。金属毡既具有金属抗腐蚀、高硬度等优良特性,又具有纺织品可弯曲折叠等特性,用非织造法织造的网状结构能够有效地弥补金属网易堵、易损,易折的弱点,具有耐高温、耐高压的特点。与聚合物膜载体相比,金属毡具有较高的机械强度、化学稳定性及热稳定性。金属毡的使用温度高达600~800℃、可在强酸碱等强溶剂中使用。本专利技术把金属毡作为载体,通过高温烧结将催化粒子固载在金属毡表面及孔内部,制备出固载催化粒子的金属毡。本专利技术工艺简单,可以使用多种催化粒子进行固载,制备出适合不同反应的催化金属毡;本专利技术可以使用不同孔径的金属毡(毫米级、亚毫米级、微米级、亚微米级、纳米级)或者不同固载催化粒子烧结的工艺条件,以调控催化金属毡的比表面积,从而提高反应的转化率,适合于酯化反应或者酯交换反应等其它的催化反应。将本专利技术所制备的固载催化粒子金属毡用于生物柴油的生产及相关酯化反应中,具有好的催化效果。为解决上述技术问题,本专利技术采用如下技术方案:设计一种用于生产生物柴油的固载催化粒子金属毡的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:(1)将金属毡先用无水乙醇、后用水进行超声清洗,之后烘干;(2)按ZrOCl2·8H2O:硝酸盐=1:1~3:1的摩尔比,将所述ZrOCl2·8H2O和硝酸盐配制成混合水溶液,边搅拌边加入氨水至溶液pH为9~10,得到有絮状沉淀物生成的混合体;(3)将步骤(2)中所得混合体在室温下静置,之后进行抽滤、洗涤至无Cl-,最后进行抽滤,得到滤饼;(4)将步骤(3)中所得滤饼进行干燥、研磨,得到粉状物;(5)将步骤(4)中所得粉状物加入到H2SO4溶液中,形成混合物;(6)将步骤(1)中烘干后的金属毡加入到步骤(5)中所得混合物中,浸泡12~36h后烘干,之后在惰性气氛下升温到400~600℃,焙烧3~7h,即得。优选的,在所述步骤(1)中,所述金属毡的材质为不锈钢、铬镍铁合金、耐盐酸镍基合金。优选的,在所述步骤(1)中,所述金属毡的孔隙率为40~80%,比表面积为100~5000m2/g。优选的,在所述步骤(1)中,在无水乙醇和水中超声清洗的时间均为15min。优选的,在所述步骤(2)中,所述硝酸盐为Zn(NO3)2·6H2O、Cu(NO3)3·3H2O、Al(NO3)3·9H2O和Fe(NO3)3·9H2O中的一种。优选的,在所述步骤(3)中,静置时间控制为20~30h。优选的,在所述步骤(4)中,干燥温度控制为100~120℃,干燥时间控制为10~14h。优选的,在所述步骤(5)中,所述H2SO4溶液的浓度为0.5mol/L,所述H2SO4溶液的体积(mL):粉状物的质量(g)=2~10。优选的,在所述步骤(6)中,所述惰性气氛为选自氨气、氮气、氢气、氩气中的至少一种。优选的,在所述步骤(6)中,升温速率控制为2~10℃/min。与现有技术相比,本专利技术的有益技术效果在于:1.本专利技术制备的固载催化粒子金属毡催化活性高、比表面积大、催化效率高,且重复使用时仍具有好的催化性能。2.本专利技术制备的固载催化粒子金属毡机械强度高、稳定性好、使用寿命长,解决了现有催化剂稳定性差、使用寿命低、机械强度及催化效率低的问题。3.本专利技术制备的固载催化粒子金属毡可以在高温和高腐蚀环境下使用,解决了现有聚合物膜使用温度低、易腐蚀等问题。4.本专利技术的工艺简单、易于控制、可实现连续化生产;制造成本低;容易将工艺放大,实现产业化生产。5.本专利技术工艺过程中产生的废液少,对环境友好、对设备腐蚀小;所制备的固载催化粒子金属毡易于回收和再生。6.本专利技术可以有效控制所制备的金属毡孔的结构尺寸;通过使用不同孔径的金属毡(毫米级、亚毫米级、微米级、亚微米级、纳米级)或者不同固载催化粒子烧结的工艺条件,来调控催化金属毡的比表面积,进而提高金属毡的催化性能,为金属毡连续催化反应提供重要的技术支撑,具有重要的学术研究价值和广泛的工业应用前景。附图说明图1为实施例1所制备的未固载催化粒子时金属毡的SEM图;图2为实施例1所制备的固载催化粒子的金属毡的SEM图。具体实施方式下面结合附图和实施例来说明本专利技术的具体实施方式,但以下实施例只是用来详细说明本专利技术,并不以任何方式限制本专利技术的范围。在以下实施例中所涉及的仪器设备如无特别说明,均为常规仪器设备;所涉及的原料如无特别说明,均为市售常规原料;所涉及的测试方法,如无特别说明,均为常规方法。实施例1:用于生产生物柴油的固载催化粒子金属毡的制备方法1)将孔隙率为60%,比表面积为1000m2/g的不锈钢金属毡置于无水乙醇中浸泡、超声清洗15min,然后用去离子水超声清洗15min,烘干备用。2)将ZrOCl2·8H2O和Zn(NO3)2·6H2O按照摩尔比1:1配制成水溶液,磁力搅拌下用浓氨水调节所述水溶液的pH至9~10,得到有絮状沉淀物生成的混合体,将所述混合体于室温陈化24h,抽滤,洗涤至无Cl-,最后进行抽滤,得到滤饼,将所述滤饼置于干燥箱中于110℃干燥12h得到粉末物,取出冷却至室温,将所述粉末物进行研磨本文档来自技高网
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用于生产生物柴油的固载催化粒子金属毡的制备方法

【技术保护点】
1.一种用于生产生物柴油的固载催化粒子金属毡的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:(1)将金属毡先用无水乙醇、后用水进行超声清洗,之后烘干;(2)按ZrOCl2 ·8H2O:硝酸盐=1:1~3:1的摩尔比,将所述ZrOCl2 ·8H2O和硝酸盐配制成混合水溶液,边搅拌边加入氨水至溶液pH为9~10,得到有絮状沉淀物生成的混合体;(3)将步骤(2)中所得混合体在室温下静置,之后进行抽滤、洗涤至无Cl‑,最后进行抽滤,得到滤饼;(4)将步骤(3)中所得滤饼进行干燥、研磨,得到粉状物;(5)将步骤(4)中所得粉状物加入到H2SO4溶液中,形成混合物;(6)将步骤(1)中烘干后的金属毡加入到步骤(5)中所得混合物中,浸泡12~36h后烘干,之后在惰性气氛下升温到400~600℃,焙烧3~7 h,即得。

【技术特征摘要】
1.一种用于生产生物柴油的固载催化粒子金属毡的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:(1)将金属毡先用无水乙醇、后用水进行超声清洗,之后烘干;(2)按ZrOCl2·8H2O:硝酸盐=1:1~3:1的摩尔比,将所述ZrOCl2·8H2O和硝酸盐配制成混合水溶液,边搅拌边加入氨水至溶液pH为9~10,得到有絮状沉淀物生成的混合体;(3)将步骤(2)中所得混合体在室温下静置,之后进行抽滤、洗涤至无Cl-,最后进行抽滤,得到滤饼;(4)将步骤(3)中所得滤饼进行干燥、研磨,得到粉状物;(5)将步骤(4)中所得粉状物加入到H2SO4溶液中,形成混合物;(6)将步骤(1)中烘干后的金属毡加入到步骤(5)中所得混合物中,浸泡12~36h后烘干,之后在惰性气氛下升温到400~600℃,焙烧3~7h,即得。2.根据权利要求1所述的用于生产生物柴油的固载催化粒子金属毡的制备方法,其特征在于,在所述步骤(1)中,所述金属毡的材质为不锈钢、铬镍铁合金、耐盐酸镍基合金。3.根据权利要求1所述的用于生产生物柴油的固载催化粒子金属毡的制备方法,其特征在于,在所述步骤(1)中,所述金属毡的孔隙率为40~80%,比表面积为100~5000m2/g。4.根据权利要求1所述的用于生产生物柴油的固载催化粒子金属毡的制备方法,其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员:石文英李红宾孙茂文秦龙威
申请(专利权)人:河南工程学院
类型:发明
国别省市:河南,41

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