[發(fā)明專利]一種微米氧化鈣及其制備方法和在生物柴油制備中的應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010242375.0
• 申請日: 2010-08-02
• 公開（公告）號: CN101913638A
• 公開（公告）日: 2010-12-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 何宜剛
• 申請（專利權(quán)）人: 何宜剛
• 主分類號: C01F11/02
• 分類號: C01F11/02;B01J23/04;B01J35/08;C11C3/10;C10L1/02
• 代理公司: 鄭州聯(lián)科專利事務(wù)所(普通合伙) 41104
• 代理人: 時立新

(一)技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于生物柴油制備所用催化劑領(lǐng)域，特別涉及一種微米氧化鈣及其制備和在生物柴油制備中的應(yīng)用。

(二)背景技術(shù)

當今世界化石燃料供給不足與人們對能源越來越多的需求，使能源危機得到了極高的關(guān)注度。替代性可再生燃料的發(fā)掘，成為解決能源危機這一嚴重問題的一個可行性途徑。生物柴油作為眾多較有潛力的可再生能源中的一種，具有無毒、生物可降解及適于農(nóng)業(yè)國家生產(chǎn)等優(yōu)點。

目前工業(yè)上生產(chǎn)生物柴油主要是通過催化酯交換反應(yīng)的方法來進行，其典型的制備方法是，將可再生的生物質(zhì)資源脂類如植物油與動物脂肪與醇與脂肪酸甘油三酯之間進行酯交換反應(yīng)，生成長鏈脂肪酸的單烷基化酯與短鏈的醇。經(jīng)過酯交換反應(yīng)后，長鏈、較大分子量的脂肪甘油三酯轉(zhuǎn)變?yōu)殒滈L較短、分子量較小的單脂肪酸酯。由酯交換反應(yīng)生成的分子量較小的脂肪酸酯具有較低的粘度，且其燃燒產(chǎn)生的熱值并沒有因脂類原料(植物油或動物脂肪)發(fā)生酯交換反應(yīng)而降低。這些低粘度的生物柴油可直接作為柴油機燃料?，F(xiàn)在可用于制備生物柴油的酯交換法有酶催化酯交換法、超臨界酯交換法、均相催化酯交換法和非均相催化酯交換法等。酶催化酯交換法制生物柴油催化效率高，但催化劑成本較高，酶的催化活性對溫度等反應(yīng)條件極為敏感，故對反應(yīng)條件要求苛刻。超臨界酯交換法制生物柴油，因需超臨界條件而對反應(yīng)設(shè)備要求較高，使其在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用也受到一定限制。目前基于H₂SO₄和NaOH、KOH的均相催化劑，主要被用于工業(yè)水平酯交換制生物柴油。盡管均相酸/堿為催化劑的催化制生物柴油的反應(yīng)條件溫和、酯交換反應(yīng)速度快，但仍然有許多迫切需要解決的問題，例如，難以實現(xiàn)催化劑和生物柴油產(chǎn)純品的分離，且在中和及洗滌產(chǎn)品時將會產(chǎn)生大量的工業(yè)廢水。因此，能解決上述問題的異相催化劑已經(jīng)引起了許多研究者的極大興趣。目前，包括固體堿如金屬氧化物、氫氧化物、金屬醇分子篩、Mg-Al水滑石和固體酸如磷酸釩、鐵-鋅雙金屬氰化物、磺化有序介孔碳在內(nèi)的許多催化劑已被用于催化植物油的酯交換反應(yīng)制生物柴油。

氧化鈣、甲醇鈣對催化酯交換反應(yīng)方面有著較好催化活性。CaO作為一種異相固體堿催化劑，對酯交換反應(yīng)具有較高的催化活性。商業(yè)氧化鈣對酯交換反應(yīng)的催化活性相對較低，通常可通過煅燒商業(yè)氧化鈣或其前體得到活化的氧化鈣。據(jù)報道，納米晶體對催化制備生物柴油具有優(yōu)良的催化效率。因此研發(fā)制備可以提高催化活性的氧化鈣晶體成為一個新的研究方向。

(三)發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種微米氧化鈣及其制備方法和在生物柴油制備中的應(yīng)用，對催化制備生物柴油具有優(yōu)良的催化效率。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種微米氧化鈣，其為粒徑4-8μm的規(guī)則微球，通過下法制得：將含有等物質(zhì)的量的可反應(yīng)生成碳酸鈣的A與B物質(zhì)的溶液混合，控制速度為100-2000r/min攪拌5-600秒，之后靜置1-60分鐘，分離出沉淀物干燥后于700-920℃下煅燒0.5-5小時即可得到所述微米氧化鈣。

所述的微米氧化鈣為多孔氧化鈣，其形貌如圖1所示，其X射線衍射定性分析結(jié)果如圖2所示，圖2中的X射線衍射分析圖譜中特征峰與JCPDS標準卡00-037-1497中的完全一致，表明所得微米催化劑的化學(xué)成份為氧化鈣。

A物質(zhì)為水溶性碳酸鹽，如碳酸鈉、碳酸鉀、碳酸銨等；所述的B物質(zhì)為水溶性鈣鹽，如氯化鈣、硝酸鈣等。

沉淀物分離后干燥前分別用水與有機溶劑先洗滌，有機溶劑如甲醇、乙醇、丙醇、丙酮等。

所述的微米氧化鈣在生物柴油制備中有非常好的應(yīng)用。

微米氧化鈣作為催化劑加入。

本發(fā)明方法所述的微米氧化鈣的形貌及尺寸可控，催化活性高。具體的，通過控制A、B溶液濃度的大小、攪拌速度的快慢、攪拌與靜置時間的長短，從而得到粒徑形貌及尺寸可控的微米級的氧化鈣微球。

溶液濃度低時，會得到粒徑小的氧化鈣微球，因此若制備時溶液中的局部濃度過低，則得到的產(chǎn)品中就會出現(xiàn)粒徑較小的氧化鈣微球，如果制備所用溶液濃度整體降低，將會使所制備的氧化鈣微球平均粒徑減小。

當攪拌速度低或攪拌時間短時，得到的氧化鈣微球容易粒徑大小不均或得到非球形的氧化鈣微球。但過高的攪拌速率與過長的攪拌時間對于工業(yè)生產(chǎn)并不經(jīng)濟，對設(shè)備的要求也高。

靜置時間偏短會導(dǎo)致所得氧化鈣微球的粒徑太小，靜置時間過長會造成非球形氧化鈣的生成。