活性炭國家專精特新“小巨人”企業活性炭產學研合作

　　活性炭催化植物油生產生物柴油

　　生物柴油成分是脂肪酸酸甲酯被廣泛用于各種應用例如生物表面活性劑，生物潤滑劑，液壓油，分散劑等。并且無毒的，可再生，具有高度的生物降解性。參數類似于柴油，因此可以用作生物燃料。生產原料為多種三酰基甘油來源，例如植物油，動物脂肪和藻油都可用于酯交換反應。由于有些植物油的油酸含量高(超過80%)。因此，采用植物油來合成生物柴油。本期研究活性炭催化劑對精制植物油(菜籽油，葵花籽油，玉米油和橄欖油)的甲醇分解作用。

　　活性炭在生產生物柴油過程中的作用

　　活性炭的指標規格不一樣對生物柴油的生產量是有很大影響的。在各種可及的催化劑載體中，活性炭是化學和酶催化劑的低成本且有前途的固體載體。基本上，活性炭是通過物理或化學活化從各種碳材料獲得的。活性炭的特征是各種各樣的均勻分布的微孔和大孔。活性炭的微孔性使其成為用于催化化學反應的代表性材料。其低成本和耐熱和耐輻射使它們適合在甘油三酸酯的酯交換方法中使用。所以在酯交換反應中，活性炭是很常用的，作為CaO，KOH和脂肪酶的載體。但是，KOH活性炭催化劑比CaO催化劑的酯交換反應效果更好。當乙酸鉀加載在活性炭上并用作非均相催化劑以從植物油獲得生物柴油時，可達到93.2%重量的產率。

　　圖1：木質粉末活性炭的SEM。

　　活性炭的藝參數對生物柴油收率的影響

　　均相堿性催化劑已經在工業規模上廣泛用于生物柴油生產。當前的研究集中在非均相催化劑上，它們可以提供許多觀點。在此，將KOH催化劑與活性炭上攜帶的KOH進行比較。而且，與化學催化劑相比，固定在活性炭上的脂肪酶也被用作催化劑。KOH催化劑的使用和反應時間對RO，SO，CO和OO的酯交換反應產率的影響如圖2所示。KOH活性炭催化劑的使用和反應時間對RO，SO，CO和OO的酯交換反應產率的影響如下所示。

　　圖2：(1)在KOH存在下，從植物油中獲得的生物柴油的產率。(2)在KOH活性炭存在下，從植物油中獲得的生物柴油的產率。

　　一旦將KOH用于酯交換反應，則在4小時內以0.5：1的KOH可獲得6：1摩爾比的高收率(>90%)。當甘油三酸酯來源為橄欖油時，收率最高，為96%(圖2)，而菜籽油的甲基酯性能很好。相對于較高濃度(1.5%)的KOH，較低濃度(0.5%)的KOH導致較高的產率。酯交換反應中過量的KOH量會影響肥皂的形成(皂化作用)。當在酯交換反應中使用KOH活性炭時，對于1.5%的催化劑，生物柴油收率較高(>91%);反應時間為4小時。在該反應中發現橄欖油的酯交換反應高收率(93%)。甲酯的性質和收率沒有顯著差異。唯一的例外是橄欖油的甲醇分解，在1小時的反應中，1.5%的活性炭催化劑可獲得高的收率(93.5%)，這可能是由于未反應的三酰基甘油所致。

　　使用活性炭固定脂肪酶也是一種有前途的解決方案，因為它可提供高收率的酯交換反應。這導致以良好的質量獲得生物柴油。測試中玉米油的甲酯高收率為99.9%。對于所有的油，固定在活性炭上的脂肪酶的第二次重復使用可帶來很高的產量。

　　活性炭具有潛在的實用性，可作為催化物質和脂肪酶的載體，作為植物油酯交換反應的非均相碳質催化劑。活性炭催化劑是均質催化劑的合適替代品，用于從植物油中獲得生物柴油。這最小化了均相酯交換過程的問題。并且具有兩個優點，第一與均相催化劑KOH相比，使用活性炭作為KOH或脂肪酶的載體可以更有效地進行酯交換反應。第二使用活性炭固定脂肪酶可以提高脂肪酶的穩定性，從而可以在隨后的循環中重復使用直至第五個循環。在活性炭的存在下進行植物油的酶促酯交換反應不會導致皂的形成。因此，可以避免在生物柴油生產的工業過程中進行生物柴油和甘油餾分純化的步驟。韓研活性炭有自己的研發室和技術人員，如果您需要了解更多相關的數據，請聯系我們，我們會第一時間給您提供技術支持。

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