【摘 要】
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随着科学技术的飞速发展,人类的足迹已遍及世界各地。化石燃料驱动的汽车、轮船、飞机等交通工具,燃烧排放了大量的一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化物等尾气,对气候环境产生着严重的影响。同时,石油、煤炭等因为储量有限也导致化石燃料价格不断攀升。随着能源革命的发展,众多国家正在积极寻求清洁的可再生新能源。生物柴油是生物质能源的一种典型代表,由长链单烷基酯组成,具有无毒、可持续、可生物降解等优点,可作为石化柴油的
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随着科学技术的飞速发展,人类的足迹已遍及世界各地。化石燃料驱动的汽车、轮船、飞机等交通工具,燃烧排放了大量的一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化物等尾气,对气候环境产生着严重的影响。同时,石油、煤炭等因为储量有限也导致化石燃料价格不断攀升。随着能源革命的发展,众多国家正在积极寻求清洁的可再生新能源。生物柴油是生物质能源的一种典型代表,由长链单烷基酯组成,具有无毒、可持续、可生物降解等优点,可作为石化柴油的替代品。大力研究和开发用于碱催化酯交换制备生物柴油的非均相催化剂,将有助于为工业连续化生产生物柴油提供有力的支持。具体研究内容如下:（1）以氯仿-甲醇法提取了螺旋藻油,提油率为27.6%,酸值为0.95 mg KOH/g,能够进行碱催化酯交换反应。采用气相色谱-质谱联用分析技术确定了藻油的脂肪酸成分。藻油经过酯交换生产的生物柴油其理化性质符合中国和欧盟的燃料标准,与石化柴油具有类似的结构,能够替代石化柴油或与石化柴油混合,用作发动机的燃料。（2）以乙酸镁和ZSM-5为原料,采用浸渍超声法合成了MgO/ZSM-5催化剂。利用TG、XRD、CO2-TPD、SEM-EDS、FTIR和BET等技术对催化剂的理化性质进行了表征和分析。与未经超声处理的催化剂相比,浸渍超声法制备的S-MgO/ZSM-5-650结构稳定、碱度最强、形貌良好,超声波的空化作用促使活性相粒径小巧,分散均匀。（3）通过田口法优化了螺旋藻生物柴油的反应条件,利用SNR和ANOVA确定了优化条件,即乙醇与油的摩尔比为15/1,催化剂浓度为3 wt%,反应温度为75 oC,反应时间为1 h,生物柴油的产率可达到92.1%。催化剂使用5次后,产率仍保持在85%以上,表明浸渍超声法制备的负载型催化剂具有优异的稳定性。（4）动力学热力学的研究表明,酯交换反应遵循伪一阶反应,活化能为49.67k J/mol,是一个非自发的吸热反应。工程经济分析表明,合成的催化剂能有效降低生物柴油的生产成本,第三代生物柴油成本接近或略高于第一代和第二代。绿色化学的研究表明,碱催化酯交换生产生物柴油具有高转化率和环保性。因此,合成的负载型催化剂为降低工业生产成本,实现高效连续清洁生产提供了一个可行的选择。
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