来宾华锡冶炼有限公司（广西 来宾546100） 莫毅
摘 要：以煅烧硅酸钠为催化剂，大豆油和甲醇为原料，催化制备生物柴油。考察了新制备的煅烧硅酸钠的重复使用性能、不同再生方法对活性的影响、一次再生后催化剂的重复使用性能、二次再生后催化剂的重复使用性能。实验表明，新制备的煅烧硅酸钠催化剂拥有良好的重复使用性能，且失活后活性还具有优秀的再现性，是一种非常好的制备生物柴油的催化剂。
关键词：煅烧硅酸钠；催化剂；重复使用；再生
1引言
1.1 发展生物柴油的意义
生物柴油是一种可以代替石化柴油来使用可以再生的柴油燃料，它是用植物油、餐饮垃圾油或者动物油脂通过酯交换技术制备的。生物柴油与石化柴油相比较，就能体现出它含硫量低，使用后排放的二氧化硫和硫化物大大的减少的特点；而且生物柴油拥有很好的完全性，它的闪点比石化柴油高，不属于危险燃料，在储存、运输还有使用时的完全性优点明显。
1.2 生物柴油的合成方法
1.2.1 酯交换法
酯交换法制备生物柴油是依赖动植物油脂之中的甘油三酸酯，在一定条件下，与短链醇发生醇解反应，把甘油从甘油三酸酯中取代出来，生成长链的脂肪酸酯，使得它的粘度更低，改良其汽化性能，让它足以成为一种燃料，这是现在世界上制备生物柴油的主要方法。甲醇的价格较为低廉，所在短链醇中是最常使用到的。常用的碱催化剂分为无机碱、有机碱和固体碱三个种类。
1.3 本论文的研究目的和意义
本论文探讨用高温煅烧硅酸钠催化制备生物柴油，以煅烧后的硅酸钠为催化剂，大豆油和甲醇为原料。本文的目的是为了研究煅烧硅酸钠作为催化剂，在反应中的重复使用情况；在催化剂失活后对其进行再生，并研究再生后的催化剂的重复使用情况。
2 材料与方法
2.1 煅烧硅酸钠的制备
称取适量的硅酸钠于坩埚之中，然后置于至温度设定在400℃的马弗炉中高温煅烧2h，取出冷却，待冷却之后经过研磨，放在干燥皿中备用。
2.1.1 煅烧硅酸钠的再生
① ：抽滤回收已经失活的煅烧硅酸钠催化剂，让其与1.0mol/L浓度的NaNO3溶液混合、浸渍一段时间，然后放置于700℃的马弗炉中煅烧2h，经过研磨之后储存在干燥皿中备用。
② ：抽滤回收已经失活的煅烧硅酸钠催化剂，让其与1.0mol/L浓度的NaOH溶液混合、浸渍一段时间，然后放置于400℃的马弗炉中煅烧2h，经过研磨之后储存在干燥皿中备用。
2.2 生物柴油的制备
称取煅烧硅酸钠催化剂置于三口烧瓶中，加入甲醇溶液，让甲醇溶液与煅烧硅酸钠催化剂混合静置一段时间，称取大豆油，加入到三口烧瓶中，把三口烧瓶固定在磁力加热搅拌器上，连接好冷凝管，打开磁力加热搅拌器，进行反应。
反应结束之后，把混合溶液转移到分液漏斗之中，上层的溶液是生物柴油相，而下层溶液是甘油相，把分离出来的生物柴油相收集起来，再通过石油运动黏度计测定其黏度，根据所得黏度计算所得转化率。
3 结果与分析
3.1 煅烧硅酸钠的重复使用情况
为了考察煅烧硅酸钠的重复使用情况，所有批次的酯交换反应都要在最佳的反应条件下进行，在每一次反应结束之后，回收的催化剂煅烧硅酸钠沉淀用于下一次的酯交换反应中。
由实验数据可知，随着反应次数的增多产品的转化率呈现出逐渐下滑的迹象，前四批产品的转化率都在达到90%左右，到了第五批时开始呈现出下滑的趋势，等到第七批时产品转化率开始低于80%，可以看得出来，煅烧硅酸钠催化剂具有良好的重复使用性能。
3.2 煅烧硅酸钠催化剂的再生
煅烧硅酸钠催化剂在重复使用七次之后，它的催化性能有所下降，产品的转化率开始低于70%，为了能使催化剂活性获得升高，我们要对催化剂进行再生。
由实验数据可知，两种方法都可以再生获得高活性的煅烧硅酸钠催化剂，反应所得的产品的转化率都在90%左右，但是NaOH法它再生获得的煅烧硅酸钠催化剂的活性更加的接近于原来的煅烧硅酸钠催化剂的活性，与NaNO3法相比较的话，NaOH法所需要的温度更低，消耗的能源较少，再生所获得的煅烧硅酸钠催化剂的活性更加的接近于原来的煅烧硅酸钠催化剂，因此，NaOH法更加的适合于对失活的煅烧硅酸钠催化剂的再生。
3.3 一次再生后煅烧硅酸钠催化剂的重复使用情况
为了考察失活的煅烧硅酸钠催化剂再生后的活性，将煅烧硅酸钠催化剂在最佳反应条件下重复使用，使得产品转化率下降到80%以下，然后对煅烧硅酸钠溶液进行再生，然后考察再生后的煅烧硅酸钠催化剂的使用情况。
由实验数据可知，一次再生之后的煅烧硅酸钠催化剂在重复使用到第四批的时候，产品都转化率低于80%，可以看得出来，再生后的煅烧硅酸钠催化剂依然能够起到催化反应进行的作用。
3.4 二次再生后煅烧硅酸钠催化剂的重复使用情况
为了考察煅烧硅酸钠的二次再生后的重复使用情况，在一次再生后的煅烧硅酸钠活性下降，产品回转化率低于80%之后，回收煅烧硅酸钠催化剂，对其进行第二次的再生，二次再生之后在最佳反应条件下进行实验。
实验结果表明了，二次再生的煅烧硅酸钠催化剂的重复使用情况与第一次再生的接近，略差于第一次。
3.5催化剂的性能
经过实验表明，煅烧硅酸钠催化剂具有良好的重复使用性，新制备的煅烧硅酸钠催化剂重复使用次数达到第六次所得的产品转化率依然在80%以上，第一次再生的煅烧硅酸钠催化剂使用到第四次转化率下降到74.23%，第二次再生的煅烧硅酸钠催化剂在使用到第四次时转化率下降到了75.00%。由此可以看得出来，新制备出来的煅烧硅酸钠拥有不错的重复使用性能，多次使用其产品转化率依然在80%以上，并且再生煅烧硅酸钠的活性具备有很好的重复再现性。
4 讨 论
实验在煅烧硅酸钠催化制备生物柴油的最佳反应条件下进行，在反应过后回收催化剂用于下一次的反应中，探索催化剂的重复使用性；在催化剂失活以后，对其进行再生，考察再生后的重复使用性。传统的制备生物柴油的碱性催化剂一般为NaOH和KOH等强碱催化酯交换反应，但这类催化剂虽然产率高，但是得到的产物容易乳化，很难把催化剂从中分离出来，间接地使得催化剂的重复使用性能不佳；而与之相比较，煅烧硅酸钠催化剂不仅拥有良好的重复使用性能，而且煅烧硅酸钠的活性有不错的再现性，再生方法简单便捷。
5 总 结
以煅烧硅酸钠作为催化剂，大豆油和甲醇为原料催化制备生物柴油。新制备的煅烧硅酸钠催化剂连续使用六次产品的转化率都在80%以上；且在失活再生后，依然拥有良好的催化性能，催化剂的活性还具有优秀的再现性，是一种非常好的制备生物柴油的催化剂，有很高的开发价值。
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作者简介：莫毅（1992-）男，汉族，广西河池人，助理工程师，大学本科，主要从事化验工作。