微波輔助固體酸催化廢棄油脂合成生物柴油工藝的優(yōu)化研究

郭國(guó)強(qiáng)

摘要：廢棄油脂合成生物柴油的工藝將會(huì)對(duì)于我國(guó)今后的能源再生和再利用起到重要的促進(jìn)作用。本文從闡述微波輔助固體酸催化廢棄油脂合成生物柴油實(shí)驗(yàn)入手，在這之后對(duì)于實(shí)驗(yàn)的結(jié)果和工藝的優(yōu)化進(jìn)行分析和討論。

關(guān)鍵詞：廢棄油脂：生物柴油；工藝優(yōu)化

廢物再利用和能源的低消耗再生始終是我國(guó)能源利用工藝的重要發(fā)展方向。因此通過(guò)對(duì)于微波輔助固體酸催化廢棄油脂合成生物柴油工藝進(jìn)行合理的優(yōu)化，就能夠在此基礎(chǔ)上促進(jìn)生物柴油生產(chǎn)效率與產(chǎn)量的提升。

一、微波輔助固體酸催化廢棄油脂合成生物柴油實(shí)驗(yàn)

微波輔助固體酸催化廢棄油脂合成生物柴油實(shí)驗(yàn)是一項(xiàng)系統(tǒng)性的試驗(yàn)，以下從實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)方法、實(shí)驗(yàn)設(shè)備、實(shí)驗(yàn)要點(diǎn)等方面出發(fā)，對(duì)于微波輔助固體酸催化廢棄油脂合成生物柴油實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了分析。

1.實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

微波輔助固體酸催化廢棄油脂合成生物柴油實(shí)驗(yàn)有著自身鮮明的實(shí)驗(yàn)?zāi)康?。隨著我國(guó)在經(jīng)濟(jì)發(fā)展過(guò)程中對(duì)于石油和煤炭等資源進(jìn)行了大量的效果，因此在這一前提下迅速的開(kāi)發(fā)新的可再生性資源已成為走可持續(xù)發(fā)展的必經(jīng)之路。其次，微波輔助固體酸催化廢棄油脂合成生物柴油實(shí)驗(yàn)的目的還在于對(duì)于可以再生的生物柴油資源進(jìn)行研究，從而使其成為可以降解、環(huán)境友好型的能源。與此同時(shí)，微波輔助固體酸催化廢棄油脂合成生物柴油實(shí)驗(yàn)的目的還在于進(jìn)一步的降低合成生物柴油的具體生產(chǎn)成本和生產(chǎn)周期，并且探析其相應(yīng)的原料配合比，最終能夠確保這一設(shè)備腐蝕性小、環(huán)境污染小的能源能夠得到盡快的量產(chǎn)。

2.實(shí)驗(yàn)方法

微波輔助固體酸催化廢棄油脂合成生物柴油實(shí)驗(yàn)有著獨(dú)特的實(shí)驗(yàn)方法。通常來(lái)說(shuō)我國(guó)關(guān)于微波輔助固體酸催化廢棄油脂合成生物柴油實(shí)驗(yàn)的研究仍處于起步階段，在這一過(guò)程中采用微波輻射輔助固體酸將廢棄油脂合成生物柴油，在微波加熱時(shí)間、微波功率、反應(yīng)溫度、固體酸的用量、醇油摩爾比等環(huán)節(jié)上還存在著很大的進(jìn)步空間和探討方向。其次，微波輔助固體酸催化廢棄油脂合成生物柴油實(shí)驗(yàn)相關(guān)的制備工藝也仍舊處于研究階段，在這一過(guò)程中只有切實(shí)的而降低酯化反應(yīng)的速率才能夠?yàn)槠涓咝У闹苽滗伷降缆贰?/p>

3.實(shí)驗(yàn)設(shè)備

微波輔助固體酸催化廢棄油脂合成生物柴油實(shí)驗(yàn)需要借助相應(yīng)的設(shè)備才能夠順利的完成實(shí)驗(yàn)。通常來(lái)說(shuō)較為必要的實(shí)驗(yàn)部分試劑與儀器主要包括了廢棄油脂、甲醇、SO2-4-TiO2、粘土固體酸、氣相色譜儀、數(shù)顯智能控溫磁力攪拌器、合成反應(yīng)儀。其次，可以起到良好促進(jìn)作用的實(shí)驗(yàn)設(shè)備主要包括了數(shù)顯水浴恒溫振蕩器、帶回流的三口燒瓶、脫水劑。催化劑等等，這些設(shè)備和試劑的使用需要實(shí)驗(yàn)人員根據(jù)自身的實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行恰當(dāng)?shù)氖褂?，從而能夠在此基礎(chǔ)上避免過(guò)量使用所造成的實(shí)驗(yàn)誤差和實(shí)驗(yàn)風(fēng)險(xiǎn)。

4.實(shí)驗(yàn)要點(diǎn)

微波輔助固體酸催化廢棄油脂合成生物柴油實(shí)驗(yàn)具備相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)要點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)人員在進(jìn)行微波輔助固體酸催化廢棄油脂合成生物柴油實(shí)驗(yàn)時(shí)首先應(yīng)當(dāng)一定量經(jīng)過(guò)預(yù)處理的廢棄油脂，并且加入適量的固體酸和甲醇，在將其進(jìn)行均勻混合后，再將其置于帶冷凝器和磁力攪拌的常壓微波輔助合成反應(yīng)儀中程序升溫，并且將反應(yīng)溫度升到指定溫度，加熱回流使其反應(yīng)一定時(shí)間。其次， 微波輔助固體酸催化廢棄油脂合成生物柴油實(shí)驗(yàn)的要點(diǎn)也包括了過(guò)濾、靜置、分離，水洗、蒸餾等關(guān)鍵環(huán)節(jié)，只有通過(guò)這些環(huán)節(jié)才能夠順利的生成可以使用的生物柴油。

二、實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析與討論

實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析與討論應(yīng)當(dāng)著眼于不同的方面，以下從加熱方式影響、實(shí)驗(yàn)因素分析、生產(chǎn)成本分析、優(yōu)化方法分析等方面出發(fā)，對(duì)于實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了分析與討論。

1.加熱方式影響

加熱方式的不同往往會(huì)對(duì)于微波輔助固體酸催化廢棄油脂合成生物柴油實(shí)驗(yàn)的結(jié)果產(chǎn)生較大的影響。實(shí)驗(yàn)人員在對(duì)于加熱方式進(jìn)行討論時(shí)首先應(yīng)當(dāng)合理的采用微波輻射加熱來(lái)對(duì)于合成生物柴油具有促進(jìn)作用。例如實(shí)驗(yàn)人員可以使用300W的加熱功率以及3%的固體酸催化劑并且將反應(yīng)溫度控制在80e，從而能夠在此基礎(chǔ)上對(duì)于加熱方式帶來(lái)的影響進(jìn)行探索式的分析，然后將結(jié)果與常規(guī)的加熱方式進(jìn)行數(shù)據(jù)上的比較。一般而言其結(jié)果是在常規(guī)加熱條件下，反應(yīng)90 min，生物柴油的產(chǎn)率只有61. 22%， 150 min時(shí)產(chǎn)率才達(dá)到66. 53%；而采用微波輻射加熱時(shí)則分別為87. 63%和89. 37%。由此可見(jiàn)，采用微波加熱可以顯著提高生物柴油的產(chǎn)率，因此可以說(shuō)微波加熱方式的應(yīng)用能夠?yàn)橹笊锊裼偷牧慨a(chǎn)起到重要的促進(jìn)與催化作用。

2.實(shí)驗(yàn)因素分析

對(duì)于實(shí)驗(yàn)因素的分析可以促進(jìn)研究人員更好地了解微波輔助固體酸催化廢棄油脂合成生物柴油實(shí)驗(yàn)的的本質(zhì)。實(shí)驗(yàn)人員在進(jìn)行單因素實(shí)驗(yàn)分析的過(guò)程中可以采用微波輻射加熱，并且可以在探索性實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行單因素實(shí)驗(yàn)。例如實(shí)驗(yàn)人員可以考察微波輻射功率、微波加熱時(shí)間、醇油摩爾比、反應(yīng)溫度及催化劑用量對(duì)生物柴油產(chǎn)率的影響，并且以此為基礎(chǔ)來(lái)判定合成生物柴油的最佳工藝條件。

3.生產(chǎn)成本分析

生產(chǎn)成本分析本質(zhì)是就是對(duì)于微波輔助固體酸催化廢棄油脂合成生物柴油的進(jìn)一步優(yōu)化。因此考慮到實(shí)際的生產(chǎn)成本，則在生物柴油的制作過(guò)程中應(yīng)當(dāng)對(duì)于微波功率控制在一個(gè)平穩(wěn)的區(qū)間內(nèi)，從而能夠期待更多的生物柴油產(chǎn)量。

4.優(yōu)化方法分析

微波輔助固體酸催化廢棄油脂合成生物柴油工藝的優(yōu)化應(yīng)當(dāng)從不同的方向著手。實(shí)驗(yàn)人員在進(jìn)行優(yōu)化方法的分析時(shí)首先應(yīng)當(dāng)將其置于單因素實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上。然后根據(jù)Box-Behnken設(shè)計(jì)則來(lái)合理的選擇反應(yīng)溫度、固體酸用量、反應(yīng)時(shí)間3個(gè)對(duì)生物柴油產(chǎn)率影響較大的因素，然后判定生物柴油的產(chǎn)率的具體響應(yīng)值。其次，實(shí)驗(yàn)人員在優(yōu)化方法的分析過(guò)程中可以在微波輻射的輔助作用下來(lái)采SO2-4-TiO2/粘土固體酸催化廢棄油脂合成生物柴油，在這一前提下實(shí)驗(yàn)人員可以發(fā)現(xiàn)產(chǎn)率得到了明顯的提高，并且在該條件下，生物柴油的產(chǎn)率可達(dá)97.12%，比在相同條件的平均生產(chǎn)率為65%的其他方法產(chǎn)量提升了32%以上，因此可以判定為優(yōu)秀的生物柴油生產(chǎn)方法。

三、結(jié)束語(yǔ)

微波輔助固體酸催化廢棄油脂合成生物柴油的工藝與研究現(xiàn)今已經(jīng)取得了很大程度的進(jìn)展，從而能夠?qū)τ谏锊裼蜕a(chǎn)成本的降低與經(jīng)濟(jì)效益的提升起到極為重要的促進(jìn)作用。

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