一种Al2O3/CaMgO复合固体碱催化剂的制备方法，将氧化铝粉末加入Ca(NO3)2·4H2O和Mg(NO3)2·6H2O混合液中，按比例混合，加碱形成胶体沉淀，陈化24小时，沉淀过滤分离，洗涤后干燥，再置于马弗炉中于800℃下锻烧6小时，再经研碎、筛分后得粒径为140-200微米的Al2O3/CaMgO复合固体碱催化剂。该催化剂中CaMgO占催化剂质量分数为15-30％，具有良好机械强度和稳定性，易于分离，并可重复使用多次。利用该催化剂催化废植物油与乙醇的酯交换反应，反应条件温和，生物柴油收率高达97％。本发明专利技术适用作以废植物油为原料制备生物柴油的固体碱催化剂。
【技术实现步骤摘要】
A1203/CaMg0复合固体碱催化剂的制备方法
本专利技术涉及一种Al203/CaMg0复合固体碱催化剂的制备方法，具体地说是一种基于氧化铝载体的Al203/CaMg0复合固体碱催化剂的制备方法，催化剂活性成分CaMgO均匀分散在具有高比表面积的氧化铝载体上。此催化剂可用于以废植物油为主要原料生产生物柴油。
技术介绍
以废植物油(主要成分甘油三酯)为原料，通过碱催化(或酸催化)甘油三酯与甲醇或乙醇的酯交换反应，生产生物柴油工艺简便，产物作为油品使用具有易于降解、污染小的特点，并可同时回收饮食行业所产生的废植物油，有效大量利用“地沟油”。以废植物油生产生物柴油通常使用均相碱催化剂如氢氧化钠、氢氧化钾等，虽然催化速率较快，但碱通常溶解在反应体系中，难以分离回收，并且产生大量碱废液或造成产物碱度偏高，难以处理。采用非均相固体碱催化剂可以解决这些问题，并且催化剂可重复利用。氧化钙和氧化镁等固体碱催化剂(非均相催化剂)可有效催化酯交换反应，用于生产生物柴油，但氧化钙和氧化镁等在制备过程中容易烧结和团聚，使其比表面积很小，催化活性位难以有效暴露和充分利用，从而严重影响催化活性。而且氧化钙和氧化镁均机械强度和稳定性差，在酯交换反应快速混合过程中会部分“溶解”(破碎或部分水解)在反应体系中，形成悬浮液，使反应完成后催化剂分离困难。因此，氧化钙和氧化镁(生产生物柴油用催化剂)比表面积低、难以分散，以及机械强度和稳定性差成为其应用必需解决的问题。
技术实现思路
为了解决现有技术中氧化钙和氧化镁催化剂比表面积低，以及机械强度和稳定性差的问题，提高其在生物柴油酯交换反应中的催化活性和稳定性，本专利技术提供一种Al2O3/CaMgO复合固体碱催化剂的制备方法。利用此方法制备的Al203/CaMg0复合固体碱催化剂具有较高的比表面积(> 150m2/g)、良好的催化活性和机械强度，使用时在生物柴油制备反应体系不会“溶解”，并且可提高目标产物(生物柴油)的产率和选择性。利用Al203/CaMg0复合固体碱催化剂催化废植物油与乙醇的酯交换反应，反应条件温和(反应温度70°C、常压)、催化剂用量低(约10%)，最终可得到生物柴油，收率高达97%。催化剂通过过滤易于比产物中分离，并可重复使用多次，仍能维持良好的催化活性。本专利技术适用作以废植物油为原料制备生物柴油的固体碱催化剂。本专利技术要解决上述问题，所采用的技术方案是:利用CaMgO复合碱性固体催化剂取代原有氧化钙和氧化镁单一催化剂，并且利用具有良好机械强度和稳定性的高比表面积氧化铝负载催化活性成分CaMgO，从而大幅提高催化剂分散度和活性位浓度，并减少在制备过程中的烧结和团聚，提高催化剂机械强度和稳定性。Al203/CaMg0复合固体碱催化剂的制备过程包括:(I)湿法浸溃:利用高比表面积氧化铝浸溃钙镁前驱体溶液；(2)沉淀和陈化:加碱形成胶体沉淀，并陈化24小时；(3)过滤分离；(4)干燥；(5)锻烧；(6)粉碎；(7)筛分。本专利技术具体的实施方法如下:称取一定量氧化铝粉末，加入相应的硝酸盐溶液(Ca (NO3) 2.4H20，Mg (NO3) 2.6H20)中，按一定配比混合，缓慢加入Na2CO3和NaOH溶液，调节混合液pH值8至9形成胶体沉淀，混合物于60°C快速搅拌陈化24小时。沉淀过滤分离，用去离子水反复洗涤，并于120°C下干燥。干燥后的沉淀物置于马弗炉中于800°C下锻烧6小时，取出冷却至室温后研碎，再经筛分得粒径为140-200微米的Al203/CaMg0复合固体碱催化剂。通过不同的原料配比该反应可控制Al203/CaMg0催化剂中CaMgO占催化剂中的质量分数分别为15 %、20 %、25 %、30 %。利用该催化剂催化废植物油与乙醇的酯交换反应，反应条件温和，生物柴油收率高达97%。并且发现当Al203/CaMg0催化剂中CaMgO质量分数15-25%时，随催化剂中CaMgO增加，催化活性有所增加，但超过25%时，催化剂活性成分有所团聚，使催化活性反而有所下降。【具体实施方式】:下面结合具体的实施例对本专利技术的技术方案作进一步描述。实施例1:Al203/CaMg0复合固体碱催化剂中CaMgO质量分数15%实施。称取81.6g氧化铝粉末，加入IOOmL Ca(NO3)2.4Η20和Mg(NO3)2.6Η20混合溶液中(均为2mol/L)，充分搅拌混合，缓慢加入Na2CO3和NaOH溶液，调节混合液pH值8至9形成胶体沉淀，混合物于60°C快速搅拌陈化24小时。将沉淀过滤分离，用去离子水反复洗涤，并于120°C下干燥。干燥后的沉淀物置于马弗炉中于800°C下锻烧6小时，取出冷却室温后研碎，再经筛分得粒径为140-200微米的Al203/CaMg0复合固体碱催化剂。利用此Al203/CaMg0复合固体碱催化剂催化废植物油与乙醇的酯交换反应，在反应温度70°C、常压、Al203/CaMg0催化剂用量10% (占反应物质量分数10% )，反应物摩尔比(废植物油中甘油三酯:乙醇)1: 8时，最终得到生物柴油收率达88.5%。实施例2:Al203/CaMg0复合固体碱催化剂中CaMgO质量分数20%实施。称取57.6g氧化铝粉末，加入IOOmL Ca(NO3)2.4Η20和Mg(NO3)2.6Η20混合溶液中(均为2mol/L)，充分搅拌混合，缓慢加入Na2CO3和NaOH溶液，调节混合液pH值8至9形成胶体沉淀，混合物于60°C快速搅拌陈化24小时。将沉淀过滤分离，用去离子水反复洗涤，并于120°C下干燥。干燥后的沉淀物置于马弗炉中于800°C下锻烧6小时，取出冷却室温后研碎，再经筛分得粒径为90-140微米及140-200微米两种不同粒径的Al203/CaMg0复合固体碱催化剂。利用此Al203/CaMg0复合固体碱催化剂催化废植物油与乙醇的酯交换反应，在反应温度70°C、常压、Al203/CaMg0催化剂用量10% (占反应物质量分数10% )，反应物摩尔比(废植物油中甘油三酯:乙醇)1: 8时，最终得到生物柴油收率达93.8%。实施例3:Al203/CaMg0复合固体碱催化剂中CaMgO质量分数25%实施。称取43.2g氧化铝粉末，加入IOOmL Ca(NO3)2.4Η20和Mg(NO3)2.6Η20混合溶液中(均为2mol/L)，充分搅拌混合，缓慢加入Na2CO3和NaOH溶液，调节混合液pH值8至9形成胶体沉淀，混合物于60°C快速搅拌陈化24小时。将沉淀过滤分离，用去离子水反复洗涤，并于120°C下干燥。干燥后的沉淀物置于马弗炉中于800°C下锻烧6小时，取出冷却室温后研碎，再经筛分得粒径为90-140微米及140-200微米两种不同粒径的Al203/CaMg0复合固体碱催化剂。利用此Al203/CaMg0复合固体碱催化剂催化废植物油与乙醇的酯交换反应，在反应温度70°C、常压、Al203/CaMg0催化剂用量10% (占反应物质量分数10% )，反应物摩尔比(废植物油中甘油三酯:乙醇)1: 8时，最终得到生物柴油收率高达97.2%。实施例4:Al203/CaMg0复合固体碱催化剂中CaMgO质量分数30%实施。称取33.6g氧化铝粉末，加入IOOm本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种Al2O3/CaMgO复合固体碱催化剂的制备方法，其特征在于将氧化铝粉末加至相应的硝酸盐溶液(Ca(NO3)2·4H2O，Mg(NO3)2·6H2O)中，按一定配比混合，缓慢加入Na2CO3和NaOH溶液，调节混合液pH值8至9形成胶体沉淀，混合物于60℃快速搅拌陈化24小时，沉淀过滤分离，用去离子水反复洗涤，并于120℃下干燥，干燥后的沉淀物置于马弗炉中于800℃下锻烧6小时，取出冷却至室温后研碎，再经筛分得粒径为140?200微米的Al2O3/CaMgO复合固体碱催化剂。
【技术特征摘要】
1.一种Al203/CaMg0复合固体碱催化剂的制备方法，其特征在于将氧化铝粉末加至相应的硝酸盐溶液(Ca(NO3)2.4H20, Mg(NO3)2.6H20)中，按一定配比混合，缓慢加入Na2CO3和NaOH溶液，调节混合液pH值8至9形成胶体沉淀，混合物于60°C快速搅拌陈化24小时，沉淀过滤分离，用去离子水反复洗涤，并于120°C下干燥，干燥后的沉淀物置于马弗炉中于800°C下锻烧6小时，取出冷却至室温后研碎，再经...
【专利技术属性】
技术研发人员：周利民，
申请(专利权)人：东华理工大学，
类型：发明
国别省市：
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