[發(fā)明專利]用于生產(chǎn)生物柴油的固載催化粒子金屬氈的制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711410329.5
• 申請日: 2017-12-23
• 公開（公告）號: CN108212179B
• 公開（公告）日: 2020-06-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 石文英;李紅賓;孫茂文;秦龍威
• 申請（專利權(quán)）人: 河南工程學(xué)院
• 主分類號: B01J27/053
• 分類號: B01J27/053;B01J27/055;B01J35/10;C10L1/02;C11C3/10
• 代理公司: 河南科技通律師事務(wù)所 41123
• 代理人: 樊羿;張建東

本發(fā)明公開了一種用于生產(chǎn)生物柴油的固載催化粒子金屬氈的制備方法，旨在解決現(xiàn)有催化劑穩(wěn)定性差、使用壽命低、催化效率低的問題。本發(fā)明包括以下步驟：將金屬氈用無水乙醇、水進(jìn)行超聲清洗，烘干；將ZrOCl₂·8H₂O和硝酸鹽配制成混合水溶液，邊攪拌邊加入氨水至溶液pH為9～10，得到絮狀沉淀物，在室溫下靜置，之后進(jìn)行抽濾、洗滌至無Cl^?，得到濾餅，進(jìn)行干燥、研磨，得到粉狀物；將所述粉狀物加入到H₂SO₄溶液中，形成混合物；將烘干后的金屬氈加入到所述混合物中，浸泡后烘干，之后在惰性氣氛下400～600℃焙燒3～7 h，即得。本發(fā)明制備的固載催化粒子金屬氈催化效率及機(jī)械強(qiáng)度高、穩(wěn)定性好、使用壽命長，且工藝簡單、易實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及生物柴油催化技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于生產(chǎn)生物柴油的固載催化粒子金屬氈的制備方法。

背景技術(shù)

生物柴油是由甘油三酯與短鏈醇進(jìn)行酯交換反應(yīng)制備的脂肪酸烷基單酯。生物柴油具有無毒、燃燒過程更清潔、生物降解性好等優(yōu)點(diǎn)，為一種清潔的、可替代普通柴油使用的綠色燃料。目前，聚合物膜催化法是生物柴油制備方法中較好的一種方法。作為非均相催化法的一種，聚合物膜催化法通過膜材料設(shè)計(jì)與催化劑的負(fù)載能力調(diào)控克服了非均相催化劑的較多不足、具有較多的優(yōu)點(diǎn)，如：聚合物膜催化活性高，選擇性好，產(chǎn)品后處理少，對環(huán)境無污染并且可再重復(fù)使用。但是聚合物膜的使用溫度只有200～300℃，對于一些溫度要求較高的反應(yīng)并不適用，并且聚合物膜容易溶解或者溶脹在溶劑或者反應(yīng)物中，使得其使用壽命降低。

金屬氈又叫不銹鋼燒結(jié)氈，是采用極其精細(xì)的金屬纖維(直徑精確到微米)經(jīng)無紡鋪制、疊配后經(jīng)高溫?zé)Y(jié)而成。金屬氈因由不同孔徑層形成孔梯度而具有過濾精度高，納污容量大的特點(diǎn)；金屬氈具有三維網(wǎng)狀、多孔結(jié)構(gòu)，因此它具有孔隙率高、比表面積大、孔徑大小分布均勻等特點(diǎn)，目前金屬氈較多的被作為過濾材料使用， 專利文獻(xiàn)CN 103949168B公開了采用不銹鋼纖維燒結(jié)氈制備的多孔金屬膜及其制備方法，所述多孔金屬膜為在不銹鋼纖維燒結(jié)氈基體上附著一層鎳鐵復(fù)合氫氧化物薄膜，其水通量可達(dá)到4650L·m^{? 2}·min^{? 1}·MPa^{? 1}，分離精度可達(dá)到0.3μm 左右，所述多孔金屬膜主要用于固液分離。專利文獻(xiàn)CN103801156 A報(bào)道了一種多層金屬纖維燒結(jié)氈，是由粗金屬纖維過濾層和細(xì)金屬纖維過濾層而組成，所述粗金屬纖維過濾層和細(xì)金屬纖維過濾層的外側(cè)分別燒結(jié)有二維編織金屬纖維層，所述多層金屬纖維燒結(jié)氈用于高溫氣體過濾、聚合物熔體過濾、黏膠過濾以及啤酒發(fā)酵工藝上的過濾。

長期以來，科研人員致力于研究金屬氈在過濾方面的應(yīng)用，而在催化領(lǐng)域應(yīng)用的研究則較少。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種工藝簡單、成本低、對環(huán)境友好的用于生產(chǎn)生物柴油的固載催化粒子金屬氈的制備方法，本發(fā)明所制備的固載催化粒子金屬氈機(jī)械強(qiáng)度高、穩(wěn)定性好、使用壽命長、催化活性及效率高。

金屬氈既具有金屬抗腐蝕、高硬度等優(yōu)良特性，又具有紡織品可彎曲折疊等特性，用非織造法織造的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)能夠有效地彌補(bǔ)金屬網(wǎng)易堵、易損，易折的弱點(diǎn)，具有耐高溫、耐高壓的特點(diǎn)。與聚合物膜載體相比，金屬氈具有較高的機(jī)械強(qiáng)度、化學(xué)穩(wěn)定性及熱穩(wěn)定性。金屬氈的使用溫度高達(dá)600～800℃、可在強(qiáng)酸堿等強(qiáng)溶劑中使用。

本發(fā)明把金屬氈作為載體，通過高溫?zé)Y(jié)將催化粒子固載在金屬氈表面及孔內(nèi)部，制備出固載催化粒子的金屬氈。本發(fā)明工藝簡單，可以使用多種催化粒子進(jìn)行固載，制備出適合不同反應(yīng)的催化金屬氈；本發(fā)明可以使用不同孔徑的金屬氈（毫米級、亞毫米級、微米級、亞微米級、納米級）或者不同固載催化粒子燒結(jié)的工藝條件，以調(diào)控催化金屬氈的比表面積，從而提高反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率，適合于酯化反應(yīng)或者酯交換反應(yīng)等其它的催化反應(yīng)。將本發(fā)明所制備的固載催化粒子金屬氈用于生物柴油的生產(chǎn)及相關(guān)酯化反應(yīng)中，具有好的催化效果。