Synthesis of biodiesel from Jatropha curcas L. seed oil using artificial zeolites loaded with CH3COOK as a heterogeneous catalyst

An environmentally benign process was devel-oped for the transesterification of Jatropha curcas L. seed oil with methanol using artificial zeolites loaded with potassium acetate as a heterogeneous catalyst. After calcination for 5 h at 823 K, the catalyst loaded with 47 wt.% CH3COOK exhibited the highest efficiency and best catalytic activity. The easily prepared cata-lysts were characterized by means of X-ray dif-fraction and IR spectroscopy, as well as Hammett indicator titration. The results revealed a strong dependence of catalytic activity on ba-sicity. The optimum reaction conditions for transesterification of J. curcas oil were also in-vestigated. The methyl ester content in the bio-diesel product exceeded 91% after 4h reaction at reflux temperature in the presence of 2% solid catalyst and no water washing process is needed during workup.

西南部分地区麻疯树种子油的理化性质及脂肪酸组成分析

从西南6个地区采集了麻疯树种子并分析比较了其生物学性状和种子油的理化性质及脂肪酸组成．所有样品的百粒重范围为41．80-71．39g，出仁率60．02％-81．43％，种仁含油率51．76％-57．93％，种子含油率31．07％-47．17％，不饱和脂肪酸含量74．89％-79．68％．其中永胜产麻疯树的种子品质最好，其出仁率为81．43％，种仁含油率57．93％，种子含油率47．17％，不饱和脂肪酸含量79．68％．攀枝花和宁南产麻疯树的种子品质次之．双柏和罗甸麻疯树的种子油酸值为0．81，在所有样品（0．81-9．46）中最低．对麻疯树种子及种子油性质的相关数据进行方差分析，结果表明，产地不同，麻疯树种子的生物学性质、种子油理化性质和脂肪酸组成都有一些差异．

生物柴油制备中原料麻疯树籽油预酯化条件的研究

生物柴油一般是通过天然油脂经过碱催化酯交换反应制得。以攀枝花地区的麻疯树籽油为原料,研究了KOH催化酯交换过程对原料油酸值的要求,以及麻疯树籽油性质对浓硫酸催化预酯化过程的适应性。研究发现,KOH催化酯交换过程中,原料油的酸值应控制在1.5 mgKOH/g以下以避免引起产品皂化;预酯化过程中,用油重1%的浓硫酸催化,当甲醇用量为油重12%时,原料油的酸值应小于20 mgKOH/g;随着原料中水分含量的增加,预酯化转化率下降;磷脂含量对于预酯化转化率影响不大,但应在1%以下才能便于后续分离。

小桐子及其油脂的理化特性分析

以产于云南省的小桐子为原料,测定了小桐子种子的含仁率、含水率和含油率,并测定了小桐子油的皂化值、酸值、碘值、脂肪酸组成及氧化稳定性等。结果表明:小桐子种子每粒平均质量为0.537 9 g,仁壳比值为1.685,含仁率为62.74%,种子含水率为6.21%,种子含油率为35.01%,种仁含油率为55.80%,种仁含水率为4.18%;小桐子油的皂化值(KOH)为193.8 mg/g,碘值(I)为95.3 g/100 g,酸值(KOH)为13.15 mg/g,小桐子油脂肪酸组成主要是亚油酸和油酸,两者相对含量高达83.1%;小桐子油氧化稳定性的诱导期为10.33 h。

生物柴油全生命周期资源和能源消耗分析

针对以菜籽油、麻疯树油和地沟油为原料制取生物柴油过程,应用生命周期评价方法,对原料种植、收集运输、原料预处理、生物柴油生产、产品配送等子过程的土地资源占用、水资源和能源消耗进行了计算,并对能量消耗进行了参数敏感性分析.结果表明,3种原料生产1t生物柴油占用土地资源分别为13132,3333和5m2,水资源消耗分别为9063.55,12306.62和1.97m3,化石能源消耗分别为0.9,0.67和0.25MJ.由于水资源消耗和土地占用主要源于种植环节,能源消耗主要发生在种植和转化环节,在我国适合以地沟油和麻疯树油为原料生产生物柴油.开发耐旱、高产、高含油率的油料植物品种和新型高效酯交换反应催化剂及优化反应工艺是降低生物柴油全生命周期资源占用和能源消耗的有效措施.

麻疯树籽油超声波辅助酯交换反应的研究

以野生植物麻疯树籽油为原料,经脱胶、脱酸及脱水处理后进行超声波辅助酯交换反应,在超声波频率25 kHz,反应温度65℃,催化剂用量为油重的1.0%,醇油摩尔比7∶1,反应时间60m in条件下,麻疯树籽油酯交换转化率达到93.79%。在相同反应时间内和相同醇油摩尔比条件下,超声波辅助酯交换反应比无超声波反应的酯交换转化率高,同时也降低了催化剂的用量。

小油桐种植研究进展

小油桐是一种较耐干旱抗贫瘠的植物,在中国西南地区分布较广。滇、川、黔等省的小油桐资源虽然较丰富,但管理不善,制约着各省小油桐果实和种籽产量。为了对适宜发展种植小油桐的地区及其进一步加工研究提供参考,对小油桐的地理分布、适生条件、种质资源、产量和品质方面的研究进展进行了综述。

植物油脂水解工艺及不饱和脂肪酸组成研究

研究了碱性水解小桐子油脂制备脂肪酸的较佳工艺条件:油水比(g/g)为2:1,乙醇-水比(v/v)为2:1,皂化时间1.5h、温度70℃,在该条件下脂肪酸得率、酸值和碘值的平均值分别为:98.25%、203.67mgKOH/g和109.89g/100g。采用桐油、光皮油、棕榈油和大豆油等植物油脂考察了该工艺的原料适用程度,该水解工艺条件下各种油脂制备所得的脂肪酸得率和酸值都接近98%和199mgKOH/g。采用GC-MS分析五种植物油脂脂肪酸组成和含量,其不饱和脂肪酸含量依次为:桐油(94.88%)>大豆油(84.07%)>光皮油(81.90%)>小桐子油(77.84%)>棕榈油(77.19%);其中多价不饱和脂肪酸含量次序为桐油(85.36%)>大豆油(58.01%)>棕榈油(56.81%)>光皮油(55.31%)>小桐子油(42.16%)。大豆油、棕榈油、光皮油和小桐子油四种植物油脂脂肪酸成分基本相同,主要是亚油酸、7,10-十八碳二烯酸、油酸。桐油中脂肪酸组成与其他植物油脂有较大区别,含大量三价不饱和脂肪酸,其主要成分有油酸(9-十八烯酸)13.83%、8,11-十八碳二烯酸24.37%、亚麻酸(9,12,15-十八碳三烯酸和6,9,15-十八碳三烯酸)60.01%。

高酸值麻疯树籽油制备生物柴油的杂多酸催化预酯化研究

以探索生物柴油制备中预酯化的绿色技术为目的,研究了杂多酸H3PW12O40催化预酯化高酸值麻疯树籽油。以单因素实验考察了酯化反应中各因素对酯化率的影响,得到H3PW12O40催化预酯化的最佳条件为:反应温度65℃,反应时间3 h,醇油物质的量比9∶1,催化剂H3PW12O40用量1%。在最佳条件下,麻疯树籽油的酯化率为96.1%,酸值(KOH)降至0.61 mg/g。提出了高酸值麻疯树籽油制备生物柴油中杂多酸催化预酯化的工艺路线,分析显示工艺具有一定优势。

麻疯树籽油甲酯化工艺的研究

以低温压榨麻疯树籽油(经过水化脱胶、溶剂萃取脱酸和脱水,使油脂酸值在1 mgKOH/g以下,水分在0.1%以下。)为原料,甲醇钠作催化剂,考察了甲酯化反应条件如醇油比、催化剂用量、反应温度、反应时间对麻疯树籽油甲酯转化率和得率的影响。经正交实验确定甲酯化最佳条件为:反应温度65℃,醇油摩尔比7∶1,反应时间60 min,催化剂用量为油重的0.9%。在最佳反应条件下,甲酯转化率为95.09%,产品得率为88.88%。反应产物经水洗、脱水并过滤后,即得脂肪酸甲酯。

植物油脂多不饱和脂肪酸的分离与富集研究

利用低温冷冻结晶和尿素包合法在同一工艺条件下考察了五种植物油脂中多不饱和脂肪酸的分离和富集效果。低温冷冻结晶初步分离得到的脂肪酸Ⅰ中,仅含少量饱和脂肪酸,总不饱和脂肪酸含量达到95%以上,达到PUFAs的预浓缩目的。尿素包合法富集PUFAs实验中,光皮油、棕榈油脂中PUFAs的分离效果最好,亚油酸纯度达到96.67%和97.18%;小桐子油和大豆油脂中亚油酸含量分别为81.74%和91.75%;桐油中PUFAs的富集效果不明显,总PUFAs纯度仅由原来的85.36%提高到91.62%。

小桐子油生物柴油的热解特性及动力学研究

利用热重分析仪在不同升温速率(10、20、30℃/min)和一定氮气(20 mL/min)条件下对小桐子油生物柴油的热解特性及动力学特性进行了研究。结果表明:小桐子油生物柴油热解过程主要分为低沸点组分挥发,各种脂肪酸甲酯的快速挥发和热解以及残留物缓慢分解失重三个阶段;升温速率增加使各个阶段的起始和终止温度均向高温区轻微移动,使热解失重率略微降低。动力学分析表明:小桐子油生物柴油的热解反应可用三个0.5级反应来描述,根据模型计算的活化能为10.10～85.73 kJ/mol,频率因子为1.82×10-3～1.45×108 min-1。

小桐子油在亚临界水中水解反应的试验研究

以小桐子油为原料,对油脂在亚临界水-超临界甲醇两步法制备生物柴油的第一步水解反应中水解的影响因素和反应动力学进行了研究。试验结果表明,在小桐子油与水体积比为1:3,反应温度290℃,反应时间40min时,小桐子油水解反应最为合适,转化率为98.9%。对此水解反应进行了动力学分析,得到小桐子油在亚临界水中水解反应的平均反应级数为0.78,活化能为55.34kJ/mol,动力学模型为-(dc_A/dt)=7254.96e^(-55.34/RT)c_A^(0.78)。

磺化碳固体酸催化麻疯油与甲醇的酯交换反应

制备了磺化碳固体酸催化剂,用红外光谱、元素分析、X射线衍射(XRD)和热重分析对所制备的催化剂进行了定性定量研究。用磺化碳固体酸催化麻疯油与甲醇的酯交换反应,研究了相关因素对反应的影响,用高效液相色谱法分析反应中甘油三酯(TG)、甘油双酯(DG)、甘油单酯(MG)和脂肪酸甲酯(FAME)的含量,结果表明,用磺化碳固体酸催化麻疯油与甲醇的酯交换反应非常有效,最佳反应条件(甲醇与麻疯油物质的量之比固定为12∶1):催化剂用量为麻疯油质量的10%,反应温度120℃,反应时间8 h,反应原料中含脂肪酸不大于10%,含水量不大于5%,酯交换率可达到95%左右。这种催化剂循环使用10次,酯交换率没有下降。

生物柴油对铜的腐蚀特性及动力学研究

利用失重法研究在室温～90℃范围内,小桐子油生物柴油和柴油混合油样对铜的腐蚀动力学特性,建立相应的腐蚀动力学模型.研究结果表明：随着油样中生物柴油浓度增加和温度升高,铜的腐蚀速率增加,腐蚀规律符合Mathur经验公式,腐蚀速率常数与温度间的关系符合Arrhenius 方程,腐蚀动力学方程为v=ke（-3×10^-5T2＋0.019 6T-2.478 4）c,腐蚀反应的活化能为7.40 kJ/mol,指前因子为0.695 6.生物柴油腐蚀铜的动力学模型为扩大试验和生物柴油应用中的防腐蚀提供理论依据.

复配生物柴油的抗积炭技术研究

麻疯树油不经甲酯化的化学加工、只通过调整其黏度和十六烷值复配得到生物柴油(简称复配生物柴油),以其作为燃料柴油在柴油机中燃烧产生积炭的程度比石化柴油严重得多,其根源来自原料组成中不饱和脂肪酸含量高而易产生高温氧化聚合成大分子,这是植物油脂(甚至甲酯化生物柴油)作为燃料柴油使用的一大瓶颈。采用复配生物柴油为研究对象,以SH/T 0160—1992方法,测定两类添加剂(清净剂和抗氧化剂)对降低其残炭值的作用大小。试验结果表明:两类添加剂都能不同程度地降低复配生物柴油的残炭值,其中聚醚胺D-400(清净剂)添加0.2%能降低残炭值13个百分点(未加添加剂的复配生物柴油残炭值为29%),2,5-二叔丁基对苯二酚(抗氧化剂)添加0.2%能降低残炭值10个百分点;将两类添加剂复配添加,证明有协同增效效应,如聚醚胺D-400与2,5-二叔丁基对苯二酚复配(1∶1)添加0.2%,测定其残炭值为9%,残炭值降低了20个百分点。

廉价油脂青睐型脂肪酶产生菌株的筛选及其鉴定

从本实验室分离到的96株产脂肪酶的菌株中筛选到9株具有转酯活性脂肪酶的菌株。通过气相色谱测定以三油酸甘油酯为底物的酶促转酯生成生物柴油的转酯效率,结果表明:F8和B10脂肪酶转酯活性相对较高,转酯率分别为48.64%和56.54%:分别以不同油脂为底物对这两株菌的脂肪酶进行底物偏好性试验,结果表明:B10对食用废弃油和麻疯树种子油的转酯能力最强,转化率分别为62.35%、58.60%;F8对麻疯树种子油的转酯率为26.82%,略高于其它油脂。对F8和B10进行biolog以及16S rDNA序列分析,鉴定结果显示F8和B10均为绿脓杆菌(Pseudomonas aeruginosa)。

麻疯油制备生物柴油过程中固体酸催化剂的研究

利用高酸值麻疯油中游离脂肪酸与甲醇预酯化反应作为目标反应,通过对几类固体酸(Hβ、HM、SAPO-11、HZSM-5分子筛,D72、DOO5-Ⅱ阳离子交换树脂,ST-Ⅰ、SZ、ST-Ⅱ固体超强酸,TiO2、ZrO2氧化物)的筛选,得到了原料廉价、制备简单、酯化活性高的ST-Ⅱ系列固体酸。固体酸酸强度和酸量的测定表明:对于高酸值麻疯树油中游离脂肪酸与甲醇的预酯化反应,-12.70≤H0≤0.8范围的酸中心具有较好的催化活性。

小桐子油脂提取工艺研究及脂肪酸组成分析

研究了以小桐子种仁为原料提取油脂的工艺条件。以石油醚为提取溶剂,固液质量比1:4的条件进行索氏提取、超声波萃取、超临界萃取及浸出提取4种方法比较,得出浸出法提取效果较好。通过对比12种不同极性有机溶剂的浸出实验,选出浸出效果较好的提取溶剂——石油醚。石油醚浸出小桐子油的较佳工艺条件是固液质量比1:4,浸出时间0.5h,浸出温度70℃,该条件下浸出1次得率为64.94%。采用GPC分析小桐子油脂的相对分子量为1224,油脂含量95.35%。其油脂脂肪酸GC-MS分析表明,小桐子油中含有脂肪酸6种,主要为十五酸、9,12-十八二烯酸、7,10-十八二烯酸,其中,不饱和脂肪酸总含量为75.77%。

响应面法优化酶法提取麻疯树籽油工艺研究

该文报道酶法提取麻疯树籽油工艺,在单因素试验基础上,利用Box–Benhnken中心组合试验和响应面分析法(RSM),对影响麻疯树籽出油率关键因素进行优化探讨。结果表明,纤维素酶具有较好酶解能力,最佳工艺条件为:加酶量2.1%、酶解温度43℃、料液比1∶5(g/mL)、酶解时间3 h,麻疯树籽油得率可达80.71%,较无酶条件下得率提高20%。