全细胞生物催化制备生物柴油研究——固定化细胞的制备及其催化性能

以硅藻土、聚氨酯树脂、氧化铝和海藻酸钠4种载体固定化米根霉细胞,探讨它们催化大豆油甲酯化反应生产生物柴油的能力.结果表明聚氨酯树脂为适宜的固定载体,在80mL液体发酵培养基中,加入聚氨酯树脂0.6g时所制备得到的固定化细胞性能最佳,此时固定上细胞干质量为0.5560g,培养液酶活为17.4U/mL.将此固定化细胞用于催化大豆油甲酯化反应,在m(甲醇)∶m(大豆油)为5∶1甲醇分批加入(每12h加入1批)的情况下,甲酯得率可达94%.     

制备生物柴油用脂肪酶产生菌的诱变和筛选

以提高全细胞生物催化制备生物柴油的效率为目的,采用紫外诱变的方法对产脂肪酶的米根霉菌株进行诱变和筛选。筛选得到的诱变株命名为LY6,脂肪酶水解酶活(4.33 U/mL)是原始菌株的4.33倍,合成酶活(0.28 U/mL)是原始菌株的1.12倍,脂肪酶水解酶最适反应pH值为7.0。将筛选得到的菌株制备成固定化全细胞生物催化剂催化大豆油转酯化制备生物柴油,在醇油比为3∶1(物质的量之比,下同)时,脂肪酸甲酯得率比原始菌株提高了41.0%,达到87.3%;在醇油比为4∶1时,最终生物柴油的甲酯得率比原始菌株提高了16.8%,达到96.1%,故经筛选得到的菌株能作为全细胞生物催化制备生物柴油的优良菌株。     

黑曲霉全细胞生物催化制备没食子酸丙酯的研究

利用黑曲霉(Aspergillus niger)细胞作为全细胞生物催化剂,研究了催化没食子酸生成没食子酸丙酯的条件,探讨了有机溶剂、细胞预处理、底物浓度、反应时间和水分含量等因素在酶催化没食子酸丙酯合成中的影响,结果表明,苯是最佳溶剂,而菌丝体的含水量在80％时得率最高.在此基础上,选择菌丝量、没食子酸浓度、正丙醇体积分数和反应时间进行了正交试验,在200 r/min、40℃的转化条件下得到的较佳催化组合为:25 mL锥形瓶中加入10 mL苯、0.5g菌丝、7 mmol(0.012 7 g)没食子酸、7.3 ％(0.73 mL)正丙醇组成的有机催化体系中,反应18h,没食子酸丙酯得率达到36.4％.该过程无需要纯化或者固定化酶,实现了没食子酸丙酯低成本、高得率的催化.     

低温等离子体协同HZSM-5在线催化裂解提质油菜秸秆热解油

针对生物油催化裂解提质工艺中存在催化剂易结焦失活、精制油品质低等问题,提出了低温等离子体(NTP)协同分子筛催化剂HZSM-5在线催化裂解提质油菜秸秆热解油的技术方案,采用自行设计的NTP辅助催化反应器,探讨了工艺参数对精制生物油得率和理化特性的影响。研究结果表明:催化温度、催化剂床层高度和反应器放电功率对反应结果影响显著,在催化温度400℃、催化剂(NTP+HZSM-5)床层高度35 mm、反应器放电功率25 W的最优工艺条件下,获得了精制生物油得率、含氧量、高位热值(QHHV)、pH值和重质组分分别为9.13%、15.78%、34.86 MJ/kg、5.41和3.15%的试验结果,与单HZSM-5催化提质方法相比,精制生物油品质显著提升,且催化剂积炭量从单HZSM-5提质方法时的5.88%大幅降低至2.14%,证实了NTP协同HZSM-5催化裂解提质生物油技术方案的可行性。     

支链醇对生物柴油低温性能的影响研究

研究了用大豆油、甲醇和一种支链醇作为原料来制备含有脂肪酸支链醇酯的生物柴油,其中支链醇为异丙醇、异丁醇和仲丁醇中的一种.特别考察了反应时间、温度、催化剂和异丙醇与甲醇物质的量之比等因素对产物中脂肪酸异丙酯(IPE)含量的影响.用异丙醇和甲醇混合制备生物柴油,异丙酯的GC含量可达50%以上,但发现异丙酯的GC含量高于20%时,甘油不易分离.测定了IPE不同含量产物的黏度、冷凝点和冷滤点,发现其黏度比用纯甲酯制得的生物柴油略高,其冷凝点和冷滤点与之相比降低幅度可达5～8℃.     

高酸价酸化油制备生物柴油研究

以酸化油为原料两步法制备生物柴油,以对甲苯磺酸作为催化剂,采用分段反应的预酯化工艺先将酸化油脂中的脂肪酸转变为脂肪酸甲酯(FAME),然后再碱催化酯交换反应得到生物柴油.考察了甲醇与脂肪酸物质的量之比(醇酸比)等不同条件对预酯化反应的影响.通过正交试验得到最佳的预酯化反应条件并研究了油脂酸价对碱催化酯交换的影响.试验结果表明,各因素对酯化反应影响大小依次为反应温度、催化剂用量、醇酸比和反应时间,预酯化最优化的工艺条件为:醇酸比10∶1,催化剂用量3%,反应时间150min,反应温度70℃,通过分段反应的预酯化工艺,反应时间缩短了1h,催化剂回收率达到90%以上.进行碱催化酯交换的油脂要求酸价不能大于4mg/g.     

活性炭负载杂多酸催化合成没食子酸甲酯的研究

以活性炭为载体负载磷钨杂多酸H7PW12O42·4H2O(PW12),催化合成没食子酸甲酯。对催化剂进行了X射线衍射(XRD)晶相分析、N2吸附和酸性表征(NH3-TPD)。讨论了磷钨杂多酸-活性炭催化合成没食子酸甲酯的催化性能。结果表明:在没食子酸0.52 mol、甲醇0.4 mol、PW12负载量为30%、反应时间4 h、催化剂用量为反应物总质量的5%时,没食子酸甲酯(MG)的收率可达到90.1%,该催化剂具有较高的催化活性、容易回收并可多次重复使用。     

光皮树油催化裂解制备生物液体燃料试验

以光皮树油为原料，采用自制负载型催化剂氧化镧进行催化裂解反应，通过单因素试验优化催化裂解工艺。结果表明：自制负载型催化剂氧化镧具有很好的催化效果。光皮树油催化裂解生物燃料最佳工艺参数为反应温度500℃，反应催化剂用量1.0％，反应时间80min。在此优化条件下，光皮树油催化裂解液相燃料油产品得率在82．0％以上。     

油茶籽残饼油制备生物柴油研究及工艺优化

研究了油茶籽残饼油制备生物柴油碱催化酯交换反应动力学过程,探索了反应动力学因素醇油物质的量比、催化剂用量、反应温度和反应时间对生物柴油得率的影响.正交试验结果表明,油茶籽残饼油酯交换反应的理想条件为:反应温度70℃,醇油物质的量比为6:1,催化剂用量为油质量的0.6%,反应时间90 min;此条件下生物柴油得率为94.43%.经权威机构检测,所制得生物柴油主要性能指标完全符合国家标准GB/T 20828-2007,具有广阔的应用前景.     

酸功能化离子液体磺烷基咪唑对甲苯磺酸盐催化合成松香甲酯的研究

制备、表征了酸功能化离子液体1-(3-磺酸)丙基-3-甲基咪唑对甲苯磺酸盐((HSO3-pmim)pTSA),并用于催化合成松香甲酯的反应研究,详细考察了甲醇用量、催化剂用量、反应温度、反应时间等因素对反应结果的影响,得到较佳的工艺条件:甲醇15 g,离子液体2.5 g,松香5 g,反应温度200 ℃,反应时间4 h.在该条件下,所得产物松香甲酯的酸值为17.4 mg/g;并对离子液体(HSO3-pmim)pTSA的重复使用性能进行了考察,分出的离子液体在不经处理直接重复使用5次时,所得产物松香甲酯的酸值为20.1 mg/g,具有较好的可重复使用性.     

促溶剂法制备光皮树油生物柴油研究

以光皮树油和甲醇为原料制备生物柴油,以丁酮作促溶剂,KOH做催化剂,考察反应时间、温度、催化剂、甲醇与油脂摩尔比对光皮树油转化为生物柴油得率的影响。得到光皮树油制备生物柴油的工艺条件:醇油摩尔比为6,温度65℃,催化剂为油脂质量的0.8%,反应时间为8 min,精制生物柴油得率为96%。     

酸功能化离子液体磺烷基咪唑对甲苯磺酸盐催化合成松香甲酯的研究

制备、表征了酸功能化离子液体1-（3-磺酸）丙基-3-甲基咪唑对甲苯磺酸盐（（HS03-pmim）pTSA），并用于催化合成松香甲酯的反应研究，详细考察了甲醇用量、催化剂用量、反应温度、反应时间等因素对反应结果的影响，得到较佳的工艺条件：甲醇15g，离子液体2．5g，松香5g，反应温度200℃，反应时间4h。在该条件下，所得产物松香甲酯的酸值为17．4mg／g；并对离子液体（HSO3-pmim）pTSA的重复使用性能进行了考察，分出的离子液体在不经处理直接重复使用5次时，所得产物松香甲酯的酸值为20．1mg／g，具有较好的可重复使用性。     

活性炭负载对甲苯磺酸催化酯化高酸价油脂及催化性能研究

研究了活性炭负载对甲苯磺酸催化剂的制备方法及其在酸化油制备生物柴油中的应用.运用不同负载方法制得负载量不同的催化剂TsOH/C-A、TsOH/C-B和TsOH/C-C,比较了3 种不同的负载方法对5种不同种类活性炭(煤质1#炭、煤质2#炭、煤质3#炭、柠檬酸炭和椰壳炭)催化活性的影响,筛选出活性最高的活性炭类型为柠檬酸炭及最佳负载催化剂为TsOH/C-C.通过正交试验考察了影响酯化率的各种因素,确定了最佳反应条件为:催化剂用量 10 %,反应温度 70 ℃,醇油物质的量比28:1,反应时间 2 h,酯化得率达 88.8 %.     

醇水共溶剂中KOH高效催化液化互花米草制备生物油（英文）

以入侵植物互花米草为原料,利用常见的碱性催化剂KOH在乙醇-水中催化液化互花米草,考察了不同工艺条件对互花米草生物油得率及残渣率的影响,同时与直接液化互花米草制得的生物油进行了对比,分析碱性催化剂对生物油得率、残渣率及液态产物中主要化学成分的影响。结果发现催化剂KOH可以使互花米草液化反应条件更为温和,在320℃、乙醇体积分数75%、液料比10∶1(mL∶g)、反应时间60 min时生物油产率最大为52.30%,此时的转化率为90.17%。通过对固体残渣进行SEM扫描电镜分析发现,KOH促进互花米草解聚初期挥发分的产生。通过GC-MS和FT-IR分析发现,催化剂KOH并没有改变互花米草液化产物主要成分的组成,但对其质量分数有一定的影响,催化液化的生物油中酚类化合物明显提高,由原来的29.88%提高至40.98%,而酯类化合物明显降低,仅为10.40%。     

质量法——一种计算油脂甲酯化转化率的新方法研究

以油脂的酯交换反应体系的质量变化和油脂的平均相对分子质量计算油脂甲酯化转化率,并以大豆油甲酯化为例加以论证.在油脂、甲醇、催化剂的质量比为100∶30∶0.8,温度65℃,反应时间1.5 h的条件下转化率为96.5%,与其他方法比较,误差在0.5%以内.实验和计算结果表明该法具有可行性,为一种简便、准确的转化率计算方法...     

合成1-(β,γ-环氧丙氧甲基)-7-异丙基-4-甲基反应影响因素探讨

研究了7-异丙基-4-甲基-1-甲醇和环氧氯丙烷在碱性催化条件下反应合成1-(β,γ-环氧丙氧甲基)-7-异丙基-4-甲基这一新化合物的影响因素,结果表明影响反应和得率的主要因素为催化剂、碱浓度、反应温度及反应时间.在浓KOH-H2O溶液、惰性有机溶剂、相转移催化剂、40～80 ℃水浴等反应条件下,反应可在2～3 h内完成,得率达64 %.     

超临界甲醇中复合金属氧化物催化木质素的解聚

以类水滑石为前驱体制备了Cu/Ni掺杂的层状双金属氧化物(Cu/Ni-LDO)催化剂,探讨了超临界甲醇中,反应条件对Cu/Ni-LDO催化木质素解聚产物的影响。结果表明:在n(Cu)∶n(Ni)=1∶1,反应时间8 h,温度280℃,30%Cu0.5Ni0.5Mg3Al-LDO为催化剂的条件下,单体得率高达67.5%,而四氢呋喃(THF)不溶残渣和残炭的得率最少。采用GC-MS对木质素解聚的液体产物进行了定性和定量分析,结果显示环状化合物的得率为64.43%,非环状结构的产物只占10.65%,Cu/Ni-LDO催化剂能够有效断裂木质素结构单元间的连接键,但对芳环结构的断裂能力有限。Cu/Ni-LDO催化剂能够有效的抑制木质素解聚产物的成炭反应,并能显著地提高单体的收率。高温可以有效促进木质素解聚过程中的氢解和加氢反应,获得了更高的单体收率。温度对超临界甲醇木质素解聚反应有显著的影响,反应温度高于240℃时,单体的收率显著增加,THF不溶残渣和炭的得率则明显减少。催化剂循环使用3次后,木质素的降解率依然保持90%以上。通过XRD、ICP及N2吸/脱附实验分析表明Mg的浸出是催化剂失活的主要原因。Cu/Ni-LDO催化剂在超临界甲醇介质中能够有效地促进木质素解聚为小分子的单体化合物。     

固体超强酸催化长叶烯制备异长叶烯的研究

研究了SO2-4/TiO2-ZrO2型固体超强酸催化剂的制备及其催化长叶烯的异构反应,通过GC、GC-MS和标样分析,确定其主产物为异长叶烯.结果表明,该催化剂对长叶烯的异构化反应有很高的催化活性和较好的选择性.考察了其催化性能的影响因素.结果表明,适宜的催化剂制备条件是:n(钛)∶n(锆)为3∶1,焙烧温度550 ℃.长叶烯异构优化的工艺条件:反应时间4 h、反应温度165 ℃、催化剂用量4 %.该条件下长叶烯转化率99.1 %,异长叶烯得率97.2 %.同时考察了催化剂放置时间对异构产物的影响和催化剂重复使用情况.     

磷钨酸季铵盐催化制备环氧化桐油甲酯及其性能研究

以磷钨酸、30%H_2O_2和十二烷基氯化吡啶为原料制备了磷钨酸季铵盐相转移催化剂(C_(12)H_(25)C_6H_5N)_3[PW_4O_(16)],并将该催化剂用于催化桐油甲酯(TOME)合成环氧桐油甲酯(ETOME),考察了不同反应条件对TOME环氧化反应的影响。研究发现:该相转移催化剂与H_2O_2和TOME相互作用的体系可以视为均相反应,且反应速率快,当n(C=C)∶n(H_2O)为1∶1.6,TOME和催化剂的质量比1∶0.03,反应温度为50℃,反应时间为3 h时,制得的ETOME的环氧值达到4.9%;热重(TG)分析表明桐油(TO)、TOME和ETOME的热稳定性顺序为ETOMETOTOME。     

静态混合管式反应器连续化制备生物柴油的动力学研究

以棉籽油和甲醇为原料,利用自制的静态混合管式反应器,在催化剂和共溶剂的共同参与下连续化制备生物柴油,研究其反应动力学。当催化剂KOH用量为油脂质量的0.6%,甲醇和棉籽油物质的量之比(醇油比)为28∶1,共溶剂丁酮与油脂体积比为1.5∶1,反应温度分别为45、50、55、60、65℃时,进行酯交换反应动力学研究。结果表明利用静态混合管式反应器连续化制备生物柴油反应的表观反应级数为1.3,活化能为11.74 kJ/mol。连续化反应的时间可控制在15 min内,并且在适宜的反应条件下,酯交换反应的转化率高于98%。