固体超强酸S042-／Zr02-Si02的制备及催化液化生物质.pdf

化 工 进 展 CHEMICALINDUSTRYAND ·8l· 2008年第27卷增刊 ENGDiEERD{GPROGRESS ’固体超强酸S042／Zr02．Si02的制备及催化液化生物质 王保伟1，杨晖2，许根慧1 (1天津大学化工学院绿色合成与转化教育部重点实验室，天津300072，2南京工业大学材料科学与工程学院， 江苏南京210009) 摘要：分别以氧氯化锆，硅溶胶和氨水为锆源，硅源和沉淀剂，采用共沉淀法制备Zr(OH)4-Si(OH)4，120℃ 化剂应用于麦秸的催化液化。考察了硫酸浸渍液浓度、焙烧温度等制备条件对其催化性能的影响。研究了催化剂 用量，反应温度、反应时间等对生物质液化性能的影响，结果表明，采用硫酸浸渍液浓度为1．0moFL，焙烧温度 为550℃所制备的催化荆，催化刺用量为麦秸的3％左右时，对麦秸的催化效果较好：合适的工艺条件是反应温 度350-c，反应时间10rain． 关键词：固体超强酸；S02’4／Zr02-Si02；生物质液化 ·经济增长与资源、能源的消费是紧密相关的， 对麦秸进行液化，对催化剂的制备和对液化条件进 经济的高速发展加剧了地球上自然资源的消耗，人 行了探索。 ， 类的生存环境也随之日趋恶化。我国已将“能源、资 1 实验部分 源、环境”作为首先要解决的重大战略课题，反映了 我国对该问题的重视。寻找新资源、新能源，合理 1．1试剂与仪器 使用现有资源成为当务之急，充分开发利用新能源 浓硫酸、氨水、硝酸银均为分析纯，氧氯化锆 是当今的热点研究课题。 为化学纯，硅溶胶由青岛海洋化工股份有限公司催 生物质作为普遍的可再生能源，无污染，资源 化所提供，其Si02质量分数为25％。 丰富，其开发利用越来越受到重视。我国是幅员辽 1．2催化剂的制备 阔，气候多样，生物质资源丰富，每年产生农林废 将质量分数25％的硅溶胶用硫酸调pH值至7以 弃物约7亿吨(折合标准煤为3．5亿吨)u1。生物质转化下，此时硅溶胶呈酸性但又没有凝胶出现，然后把 是近年能源领域研究重点，直接液化是大规模利用 该溶液与质最分数为10％的氧氯化锆水溶液充分混 生物质的有效方法12】。最初国内外研究者在液化中 合，再慢慢滴加沉淀剂氨水至pH值为7左右。所得 沉淀在65℃下老化30rain，然后用去离子水洗涤混 使用的催化剂主要为HCl、H2S04、NaOH、KOH、 合沉淀物，至滤液中用硝酸银溶液检测不出C1一为 Fe(NH4)(S04)2等酸、碱、盐催化剂[3-6]，然而这些 催化剂存在的缺点是对设备腐蚀严重、反应速度 止。所得到的滤饼在120℃下干燥24h，即制得 慢、寿命短等。当前使用的催化剂有：Ru、Rh、 Co、Mo等金属催化剂【7411，但这些催化剂价格高，量比为10。然后用一定浓度的硫酸溶液浸渍，经干 影响经济性；易积炭，影响催化剂寿命。Fe系催 燥后在一定温度下焙烧即制得S04卜／Zr02．Si02催 化剂【9】一次性使用，不可回收，消耗大，污染重。 化剂。 固体超强酸具有极强的酸催化活性，具有易分离、 1．3原料处理 易再生、不腐蚀反应器、无环境污染及热稳定性好 麦秸粉碎过筛，收集40目的原料在95℃真空干 燥24h，放在入干燥器中待用。 等优点。S042一／Zr02．Si02是20世纪90年代开始出现