活性炭国家专精特新“小巨人”企业活性炭产学研合作

　　活性炭催化植物油生产生物柴油

　　生物柴油成分是脂肪酸酸甲酯被广泛用于各种应用例如生物表面活性剂，生物润滑剂，液压油，分散剂等。并且无毒的，可再生，具有高度的生物降解性。参数类似于柴油，因此可以用作生物燃料。生产原料为多种三酰基甘油来源，例如植物油，动物脂肪和藻油都可用于酯交换反应。由于有些植物油的油酸含量高(超过80%)。因此，采用植物油来合成生物柴油。本期研究活性炭催化剂对精制植物油(菜籽油，葵花籽油，玉米油和橄榄油)的甲醇分解作用。

　　活性炭在生产生物柴油过程中的作用

　　活性炭的指标规格不一样对生物柴油的生产量是有很大影响的。在各种可及的催化剂载体中，活性炭是化学和酶催化剂的低成本且有前途的固体载体。基本上，活性炭是通过物理或化学活化从各种碳材料获得的。活性炭的特征是各种各样的均匀分布的微孔和大孔。活性炭的微孔性使其成为用于催化化学反应的代表性材料。其低成本和耐热和耐辐射使它们适合在甘油三酸酯的酯交换方法中使用。所以在酯交换反应中，活性炭是很常用的，作为CaO，KOH和脂肪酶的载体。但是，KOH活性炭催化剂比CaO催化剂的酯交换反应效果更好。当乙酸钾加载在活性炭上并用作非均相催化剂以从植物油获得生物柴油时，可达到93.2%重量的产率。

　　图1：木质粉末活性炭的SEM。

　　活性炭的艺参数对生物柴油收率的影响

　　均相碱性催化剂已经在工业规模上广泛用于生物柴油生产。当前的研究集中在非均相催化剂上，它们可以提供许多观点。在此，将KOH催化剂与活性炭上携带的KOH进行比较。而且，与化学催化剂相比，固定在活性炭上的脂肪酶也被用作催化剂。KOH催化剂的使用和反应时间对RO，SO，CO和OO的酯交换反应产率的影响如图2所示。KOH活性炭催化剂的使用和反应时间对RO，SO，CO和OO的酯交换反应产率的影响如下所示。

　　图2：(1)在KOH存在下，从植物油中获得的生物柴油的产率。(2)在KOH活性炭存在下，从植物油中获得的生物柴油的产率。

　　一旦将KOH用于酯交换反应，则在4小时内以0.5：1的KOH可获得6：1摩尔比的高收率(>90%)。当甘油三酸酯来源为橄榄油时，收率最高，为96%(图2)，而菜籽油的甲基酯性能很好。相对于较高浓度(1.5%)的KOH，较低浓度(0.5%)的KOH导致较高的产率。酯交换反应中过量的KOH量会影响肥皂的形成(皂化作用)。当在酯交换反应中使用KOH活性炭时，对于1.5%的催化剂，生物柴油收率较高(>91%);反应时间为4小时。在该反应中发现橄榄油的酯交换反应高收率(93%)。甲酯的性质和收率没有显着差异。唯一的例外是橄榄油的甲醇分解，在1小时的反应中，1.5%的活性炭催化剂可获得高的收率(93.5%)，这可能是由于未反应的三酰基甘油所致。

　　使用活性炭固定脂肪酶也是一种有前途的解决方案，因为它可提供高收率的酯交换反应。这导致以良好的质量获得生物柴油。测试中玉米油的甲酯高收率为99.9%。对于所有的油，固定在活性炭上的脂肪酶的第二次重复使用可带来很高的产量。

　　活性炭具有潜在的实用性，可作为催化物质和脂肪酶的载体，作为植物油酯交换反应的非均相碳质催化剂。活性炭催化剂是均质催化剂的合适替代品，用于从植物油中获得生物柴油。这最小化了均相酯交换过程的问题。并且具有两个优点，第一与均相催化剂KOH相比，使用活性炭作为KOH或脂肪酶的载体可以更有效地进行酯交换反应。第二使用活性炭固定脂肪酶可以提高脂肪酶的稳定性，从而可以在随后的循环中重复使用直至第五个循环。在活性炭的存在下进行植物油的酶促酯交换反应不会导致皂的形成。因此，可以避免在生物柴油生产的工业过程中进行生物柴油和甘油馏分纯化的步骤。韩研活性炭有自己的研发室和技术人员，如果您需要了解更多相关的数据，请联系我们，我们会第一时间给您提供技术支持。

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