利用冶炼镁工业废渣制备碱催化剂及其酯交换反应活性.pdf

· 学 术 探 讨 · 张晓伟 (山西机电职业技术学院，山西 长治 046011) 摘 要：文章考察了使用冶炼镁工业废渣制备非均相固体碱催化剂并评价了该系列催化剂在菜籽油与甲醇的酯交 换反应中的活性。废渣处理后 ，与SiO在无水乙醇中浸渍，干燥后，在N 保护下 1073K焙烧 5h。用XRD、 CO：一TPD、BET等对该系列催化剂进行了表征 ，发现当Mg—Ca／Si摩尔比变化范围6—9：1时，形成稳定的六 边形的MgO和立方体CaO，对于酯交换反应展现出较高的活性。并且，催化剂的活性随着Mg—Ca含量的增 加而增大。在最有条件下，油脂转化率可达到99．8％，活性类似于商业使用的碳酸钙催化剂。 关键词：废渣；固体碱；生物柴油；酯交换反应 中圈分类号：O61文献标识码：A 文章编号：1674—5078(2013)06—0067—04 IX)I：10．3969／j．issn．1674—5078．2013．06．022 引言 镁生产国。其中，年产量的70％来自于山西省。在 受能源危机影响，氢能、太阳能和生物柴油等 山西省内，有大约238家企业直接或间接从事镁 替代能源受到了广泛关注。其中生物柴油是一种 生产或加工。这些生产企业主要采用硅热还原法 可以从可持续性资源转化获得的令人感兴趣的燃 进行生产，此种方法产生了大量的废渣。如何合 料。传统的制备过程是使用均相催化剂进行油或 理处理这些废渣 ，会对地区的环境带来影响。通 脂肪的酯交换反应 。[1-4]然而，均相催化剂的使用 过使用荧光半定量分析发现，冶炼镁工业废渣中 会经历 ·些不可避免的过程，例如，残余催化剂的 含有 16种金属元素，最主要的是金属镁 、E~I~r．tj92] 洗选过程带来的废水和催化剂无法重复利用等缺 和钠 。Is] 点。5[]非均相催化过程可以克服这些缺点，因为固 使用酸洗等方法处理后的废渣，与二氧化硅 体催化剂容易与产物分离且可重复使用。此外， 浸渍、焙烧制得固体碱催化剂。在甲醇和菜籽油的 固体催化剂的使用可以避免中和过程造成的大量 酯交换反应中考察了不同配比催化剂的活性 ，同 茎 萎 曩 废水。 时通过催化剂的表征，研究了催化过程中晶型、碱 有几种非均相催化剂已经被使用在生物柴油 性等对催化活性的影响规律。 的生产中，例如MgO、CaO和水滑石等。MgO和 一 、 实验部分 CaO作为两种环境友好型材料 ，通常通过醋酸镁 (一)材料 或硝酸镁、硝酸钙或氢氧化钙作为原料制备。除此 菜籽油从山西太原的超市购买。油的主要脂 之外 ，也有几种通过 自然资源获得氧化钙的方式， 肪酸含量为 ：C14：00．90％；C16：022．03％；C16：1 例如鸡蛋壳、牡蛎壳或动物骨头。使用这些废物作 0．2％ ；C18：04．83％ ；C18：117．52％ ；C18：248．12％ ； 为催化剂原料，不仅可以变废为宝，废物利用，还 C20：03．66％；C20：11．12％；C22：0 1．10。 可以大大降低生物柴油生产中催化剂的成本。这 冶炼镁工业废渣来 自山西平定县镁厂。采用 些来 自于农业方面的废物已经在南亚地区的生物 日本理学 RIGAKUZSXIOOeX一射线荧光分光计 柴油生产中有了使用。 精密测量 ，废渣的主要成分为 ：Mg24．9％；Ca 自1999年开始 ，