生物柴油作為環境友好、可再生、優質清潔的生物燃料,不僅能夠增強我國石油安全,還有利于改善環境、促進農村發展。近日發生的日本核泄漏事件所帶來的不良影響,更讓人體會到生物能源的優勢。
然而,傳統化學法采用的液體酸堿法,其生產過程復雜、腐蝕設備,并存在催化劑難回收、副產甘油精制困難、后續處理產生大量廢水等問題。于是,尋求活性穩定、可回收和重復利用的新型催化劑和開發綠色催化工藝成為近年來的熱點研究方向。近日,中科院西雙版納熱帶植物園的生物能源組在小桐子生物柴油制備工藝上取得新進展,其相關研究成果在國際期刊Bioresource Technology發表,并申請專利1項(郭峰,方真. 一種離子液體催化制備生物柴油的方法. 中國:CN201010578591.1)。
郭峰助理研究員和方真研究員在大量實驗的基礎上,提出采用廉價商業離子液體作為溶劑和催化劑,直接用于催化粗榨高酸值的小桐子油(酸值13.8 mg KOH/g),一步法制備生物柴油取代常規耗時的兩步法。酸性離子液體既可以用于催化游離脂肪酸與短鏈醇的酯化反應生產脂肪酸甲酯,又可以用于催化油脂的酯交換反應,在酸性離子液體提供的Brønsted酸與氯化鹽提供的Lewis酸協同催化作用下,將生物柴油得率提高至99.7%。在酯化反應或酯交換反應結束后回收甲醇,通過靜置或離心的方式實現離子液體的分離回收,離子液體在干燥后可繼續用作酯化反應或酯交換的催化劑,使催化劑得到循環使用。該研究結果為“利用低質的動植物油,快速和綠色生產生物柴油”提供了一種新的方法。
酸性離子液體不僅具有優良的溶劑特性以及蒸汽壓低、不燃燒、熱穩定好(-40~300攝氏度)等特點,而且具有Lewis、Franklin酸的酸性,而含有SO4H的酸性離子液體,則同時具備了溶劑和Brønsted酸特性,對環境無污染,在催化、有機合成、分離和電化學等領域有廣泛的應用。離子液體在能源和化工領域的應用正以驚人的速度發展,并將會在未來一段時間持續下去。目前,人們對離子液體影響化學反應的認識僅處于初級階段。可以預言,當人們認識到離子液體作為溶劑和催化劑的本質并對其操控達到熟練程度的時候,離子液體的應用潛力將會呈現爆炸性的效應。
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