氧化钙氧化锌催化剂的制备毕业论文.doc

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1、 毕业论文氧化钙/氧化锌催化剂的制备学生姓名： 学号： 082041114 系 部： 化学与化工系 专 业： 应用化学 指导教师： 二一二年六月 诚信声明 本人郑重声明：本论文及其研究工作是本人在指导教师的指导下独立完成的，在完成论文时所利用的一切资料均已在参考文献中列出。本人签名： 2012年06月 日毕业设计（论文）任务书设计（论文）题目系： 氧化钙/氧化锌催化剂的制备 系部： 化学与化工系 专业： 应用化学 学号： 082041114 学生： 指导教师（含职称）： 靳福全(副教授) 专业负责人： 李松栋 设计（论文）的主要任务及目标能源是人类社会发展的支柱,随着世界经济的快速发展,对能源

2、的需求量也飞速增加。,按照目前的开采量计算,全世界石油储量只能开采40年,天然气为65年,煤炭为165年。能源短缺已经成为制约世界经济发展的重要因素。为此,寻求可再生能源倍受世界各国关注。生物质能源作为可再生能源,是目前世界能源消耗总量仅次于煤炭、石油和天然气的第四大能源,在整个能源系统中占有重要的地位。作为生物质能源最重要的可再生液体燃料之一,生物柴油具有能量密度高、润滑性能好、储运安全、抗爆性好、燃烧充分等优良使用性能,还具有可再生性、环境友好性及良好的替代性等优点,是最具发展潜力的大宗生物基液体燃料,合理开发利用生物柴油对于促进国民经济的持续发展、保护环境都将产生深远意义。主要任务：通过

3、过量浸渍法，即用醋酸钙溶液来浸渍氧化锌，制备新型固体碱催化剂控制条件：主要考虑浸渍浓度、焙烧时间、焙烧温度这些因素对催化剂性能的影响。将制备好的催化剂用于制备生物柴油。通过生物柴油的折射率来判断最佳催化剂。目标： 制备出最好的催化剂及最好的生物柴油。1 设计（论文）的基本要求和内容（1）绪论：课题研究的意义；国内外研究现状以及存在问题；本研究的内容以及要达到的目标；最后落脚于自己的工作。（2）实验部分：仪器（名称/型号/厂家）；试剂（原料）（名称/规格/厂家）及配制方法；实验方法或性能测试方法。（3）结果与讨论：结果与讨论中涉及到的每种因素的影响规律；最后的选择和结论。2 主要参考文献1 刘飞

4、翔,刘伟平.基于能源安全与环境思考的生物质能产业发展J.科技与产业,2009,9(10):26-28,68.2 ONAY O,GAINES A F,KOCKAR M O,et al.Comparison of the genera-tion of oil by the extraction and the hydropyrolysis of biomassJ.Fuel,2006,85(3):382-392.3 CETINKAYA M,ULUSOY Y,TEKIN Y,et al. Engine and winter road test performances of used cooking

5、oil originated biodieselJ.Energy Conversion and Management,2005,46(7-8): 1279-1291.4 GERPEN J V. Biodiesel processing and productionJ.Fuel Processing Technology,2005,86(10):1097-1107.5 王月霞.从植物油中生产清洁柴油J.天然气与石油,2005,23(3):33-36.6 黄仲涛，耿建铭，工业催化，化工工业出版社，2010，6，（2）:58-697 张继光，催化剂制备过程技术，中国石化出版社2004.6（1）：11

6、-14.8 张继光，催化剂制备过程技术，中国石化出版社2004.6（1）：258-260.9 杨洪丽，李为名，姚建，钙基负载型固体碱催化酯交换反应活性评价，燃料化学学报，2008，410 田部浩三，新固体酸和碱及其催化作用M，北京工业出版社，1989：14-15.11 许越，夏海涛，周德瑞，催化剂设计与制备工艺，化学工业出版社，2003，5，（1）：120-121.4进度安排设计（论文）各阶段名称起 止 日 期1查阅资料，做开题报告2012.03.252012.04.062初步设计出实验方案2012.04.072012.04.143采用不同的条件制备催化剂2012.04.152012.05.0

7、14中期答辩2012.05.025利用制备的催化剂制备生物柴油2012.05.032012.05.206进行催化剂的表征2012.05.212012.05.317论文书写，答辩2012.06.012012.06.20氧化钙/氧化锌催化剂的制备摘 要目的 氧化钙/氧化锌催化剂制备生物柴油，产品与催化剂易分离，副产品甘油的纯度高，无需多次水洗，避免了大量废液的排放，有效减少了环境污染。方法 本实验尝试制作氧化钙/氧化锌新型催化剂。采用过量浸渍法，即用醋酸钙溶液来浸渍氧化锌，主要考虑焙烧温度、浸渍浓度、焙烧时间对催化剂性能的影响。结论 实验研究发现25%的醋酸钙溶液浸渍的ZnO,经干燥处理，于750

8、 高温煅烧2小时而制备的催化剂具有良好的催化效果。并且对该优质催化剂进行了X射线衍射、扫描电镜等一系列表征，希望更深次的研究催化剂结构。关键词：催化剂；浸渍；焙烧Preparation of new solid base catalystAbstractHeterogeneous solid base catalyst for biodiesel, easy separation of products and catalysts. Glycerol of high purity, washed many times without the need to avoid a lot of was

9、te emissions, effectively reducing the environmental pollution.In the study, Ca-supported attempt to create a new catalyst. Using excessive impregnation method, which uses (CH3COO)2Ca solution to dipping ZnO, the concentration of the main considerations impregnation, calcination time, calcination te

10、mperature of these factors on the catalytic performance. Experimental study found that 25% (CH3COO)2Ca solution impregnation of ZnO, after drying, calcination at 750 for 2 hours while the catalysts with better catalytic effect. The catalyst was the quality and X-ray diffraction, scanning electron mi

11、croscopy, infrared diffraction, specific surface area and a series of characterization of pore size and hope a deeper level of the catalyst structure. Carried out after the tentative quality of catalyst recovery and reuse.Keywords: Catalyst;Dipping;Roast目 录摘要. Abstract. 1绪论11.1 生物柴油简介11.2生物柴油的特性21.3

12、生物柴油的制备方法31.4生物柴油在国内外的发展现状31.4.1国外生物柴油发展现状31.4.2国内生物柴油发展现状31.5催化剂的研究背景41.6催化剂的表征技术进展52催化剂的制备62.1固体碱催化剂62.1.1定义62.1.2固体碱催化剂的制备方法62.1.3载体72.2实验仪器和药品（实验准备）82.3催化剂的制备（实验部分）82.3.1探索性试验82.3.2正交实验93 催化剂的表征123.1碱强度的测定123.2扫描电镜SEM143.2.1 实验仪器及药品153.2.2 SEM图154 催化剂合成生物柴油工艺研究164.1生物柴油制备过程中的影响因素164.1.1生物柴油的制备17

13、4.1.2工艺研究结果185存在的问题及努力的方向195.1成本问题195.2性能问题205.3回收问题205.4努力的方向20结 束 语20参考文献21致谢221绪论 能源是人类社会发展的支柱,随着世界经济的快速发展,对能源的需求量也飞速增加。,按照目前的开采量计算,全世界石油储量只能开采40年,天然气为65年,煤炭为165年。能源短缺已经成为制约世界经济发展的重要因素。为此,寻求可再生能源倍受世界各国关注。生物质能源作为可再生能源,是目前世界能源消耗总量仅次于煤炭、石油和天然气的第四大能源,在整个能源系统中占有重要的地位。作为生物质能源最重要的可再生液体燃料之一,生物柴油具有能量密度高、润

14、滑性能好、储运安全、抗爆性好、燃烧充分等优良使用性能,还具有可再生性、环境友好性及良好的替代性等优点,是最具发展潜力的大宗生物基液体燃料,合理开发利用生物柴油对于促进国民经济的持续发展、保护环境都将产生深远意义。1.1 生物柴油简介生物柴油是生物质能的一种，它是生物质利用热裂解等技术得到的一种长链脂肪酸的单烷基酯。生物柴油是含氧量极高的复杂有机成分的混合物，这些混合物主要是一些分子量大的有机物，几乎包括所有种类的含氧有机物，如：醚、酯、生物柴油(Biodiesel)是指以油料作物、野生油料植物和工程微藻等水生植物油脂以及动物油脂、醛、酮、酚、有机酸、醇等。生物柴油是近年来引人关注的一种绿色油品

15、,它作为石油燃料的替代物,具有基本不含硫和芳烃、能量密度高、十六烷值高、润滑性能好、储运安全、抗爆性好、燃烧充分、能生物降解、无毒等优良性能,所以是最具发展潜力的对环境友好的优质矿物柴油代用品 。大力发展生物柴油,对推进能源替代,摆脱对矿物能源的依赖,减少CO2排放,控制因汽车尾气引起的城市大气污染和实现经济可持续发展都具有极其重要的意义。目前大多采用均相催化醋交换法,如浓H2SO4,NaOH,或KOH,使脂肪酸甘油醋与甲醇发生酯交换反应生成脂肪酸甲酯，即生物柴油和甘油,但这些催化剂都存在一些缺点。对于液体碱催化剂,原料油和甲醇必须严格脱水,否则易发生皂化反应。而且原料油中的游离脂肪酸明显地降

16、低碱性催化剂的活性。液体酸催化剂虽然对原料油的水分和游离酸含量没有特殊要求,但它具有腐蚀性,对设备要求很高,而且反应结束后甲醇和副产物甘油很难分离,使成本大大增加。另外,采用液体酸或碱作为催化剂,在后处理过程中会排出大量污水,造成环境污染。碱性催化剂催化的醋交换反应速度快,反应条件温和,因而成为该类反应首选的催化剂。其中研究较多的氢氧化钠、氢氧化钾或碱金属和碱土金属的短链烷氧基化合物等催化剂,通常是与反应液混合以均相方式参与反应的,这给产品的精制带来一定的复杂性。非均相固体碱具有容易从产物中分离、反应后催化剂容易再生 以及对设备腐蚀性小等优点,因而逐渐受到人们的关注。本工作以CaO/ZnO固体

17、碱作为催化剂,研究了该固体碱催化剂的催化转化生物柴油的影响因素及工艺条件,并评价了其催化转化效率。1.2生物柴油的特性生物柴油是植物油、动物脂肪以及食用废弃油等油脂物经过酯基转移作用得到的脂肪酸酯类物质,包括脂肪酸甲酯和脂肪酸乙酯，具有石化柴油所不可比拟的优点。(1)良好的燃烧性能。生物柴油燃烧指标十六烷值高,大于49(石化柴油为45),含氧量高,有利于压燃机的正常燃烧,在燃烧过程中所需的氧气量也较石化柴油少,燃烧、点火性能优于石化柴油。(2)优良的环保性能和再生性能。生物柴油环保性能主要表现在:含硫量低,使二氧化硫和硫化物的排放低,可减少酸雨的发生;因其含氧量高,使其燃烧时一氧化碳排放量减少

18、;基本不含芳香族烃类成分,产生的废气对人体损害低于柴油。生物柴油是以动植物的生物质为原料,因而又具有良好的可再生性能。(3)较好的低温发动机启动性能和润滑性能。与石化柴油相比,生物柴油无添加剂时冷凝点达-20 ,具有较好的发动机低温启动性能;具有较高的运动粘度,在不影响燃油雾化的情况下,生物柴油更容易在汽缸内壁形成一层油膜,从而提高运动机件的润滑性能,降低喷油泵、发动机缸和连杆的磨损率,延长其使用寿命。(4)较高的安全性能。生物柴油闪点高,不属于危险品,有利于安全运输、储存。(5)原料易得。生物柴油的原料是植物油脂、动物油脂、植物油精练后的下脚料、酸化油、潲水油或各种油炸食品后的废弃油。其中植

19、物类主要包括油菜、油用向日葵、大豆、棉花、芝麻、花生、蓖麻、亚麻、文冠果、乌桕树、棕榈树、椰子树、油桐树、野苏树、桉树、油茶、麻疯树、光皮树等含油质植物所榨取的油料。总之,生物柴油作为一种可再生液体燃料,具有安全、环保、可再生等优点,发展生物柴油产业已成为世界各国保障能源安全的战略举措。1.3生物柴油的制备方法生物柴油的生产方法可以分为两大类:物理法与化学法。物理法包括直接混合法与微乳液法;化学法包括裂解法、酯交换法。物理法操作简单;但产品的物理性能(如粘度)和燃烧性能都不能满足柴油的燃料标准。化学法中的裂解法能使产品粘度降低3倍,但仍不能符合要求。酯交换法是利用低碳醇在催化剂作用下与植物油或

20、动物油中的脂肪酸甘油酯进行反应的一种适用于生产生物柴油的方法。酯交换法的催化剂包括酸碱催化、酶催化、超临界催化和超临界介质中的酶催化等。超临界酯交换法制备生物柴油是最近几年发展起来的一种有效方法。由于能很好地解决反应产物与催化剂难分离问题,因此超临界酯交换法受到了广大研究者的关注。它的最大特点是不用催化剂,在较短的反应时间内取得较高的反应转化率,极大地简化了产物分离精制过程。超临界的甲醇溶解性相当高,油脂与甲醇能很好地互溶。超临界甲醇法中,超临界甲醇既是反应介质又是反应物,起到催化剂的作用。采用超临界甲醇法,酸和水的存在对最终转化率没有影响。与现行化学法相比,在反应速度、对原料的要求和产物的回

21、收方面都有优越性,因而日益受到人们重视。生物酶法合成生物柴油具有条件温和、不需要昂贵设备、醇用量少、产品易于收集、无污染物排放等优点,是一种很有前途的生物柴油合成方法,但也存在酶成本高、产物难分离、副产物抑制作用等问题。1.4生物柴油在国内外的发展现状1.4.1国外生物柴油发展现状 生物柴油的研究最早始于1970年,近15年内发展较快。尽管其发展的历史不是很长,但是由于其良好的性能得到了世界各国的重视,大约有28个国家致力于生物柴油的研究和生产。为大力推进生物柴油产业的发展,欧美国家的政府制定了一系列的财政补贴、优惠税收等政策支持,德国、法国、意大利、美国、加拿大等国已建立了数家生物柴油生产厂

22、并开始大规模利用生物柴油。在生物柴油原料上,欧盟国家以油菜籽为主要原料,美国、巴西以大豆为主要原料,东南亚国家则利用优越的自然条件种植油棕以获取油脂资源。据20092012年中生物柴油产业调研及投资前景预测报告显示,2009年世界生物柴油年产量已达到1 590万t。其中,以法国和德国为主的欧盟国家生物柴油产量约为870万t,美国生物柴油的产量约为150万t,巴西120万t,阿根廷110万t。预计2010年世界生物柴油产量可达1 900万t以上。1.4.2国内生物柴油发展现状我国生物柴油的研究与开发虽起步较晚,但发展速度很快,部分科研成果已达到国际先进水平。研究内容涉及到油脂植物的分布、选择、培

23、育、遗传改良及其加工工艺和设备。20世纪80年代,由上海内燃机研究所和贵州山地农机所联合承担课题,对生物柴油的研发做了大量基础性的试验探索。许多科研院所和高校在植物油理化特性、酯化工艺、柴油添加剂和柴油机燃烧性能等方面开展了试验研究,同时中国林业科学院根据天然油脂化学结构的特点,研究了生物柴油和高附加值的化工产品综合制备技术,使生物柴油的加工利用不仅技术可行,而且经济上可以实现产业化。但是与国外相比,我国在发展生物柴油方面还有一定的差距,产业化规模还较小。虽然我国生物柴油的发展仅处于初级阶段,但是我国政府对发展石油替代燃料非常重视,制定了多项促进其大力发展的政策,“十五”规划纲要将发展生物液体

24、燃料确定为国家产业发展的方向。2004年,科技部启动“十五”国家科技攻关计划“生物燃料油技术开发”项目,国家发展和改革委员会也明确将“工业规模生物柴油生产及过程控制关键技术”列入“节约和替代石油关键技术”中。“十一五”国家科技攻关计划中也将生物柴油等生物质能源的研发列在首位。目前我国生物柴油的研究开发也取得了一些重大成果。海南正和、四川古杉和福建卓越等公司都已开发出拥有自主知识产权的技术,相继建成了规模超过万吨的生产厂,特别是四川古杉以植物油下脚料为原料生产生物柴油,产品的使用性能与0号柴油相当,燃烧后废物排放指标达到德国DIN5 1606标准。这标志着生物柴油这一高新技术产业已在中国大地诞生

25、。生物酶法制取生物柴油也取得了很大进步,2007年河北秦皇岛领先科技投资建设国内首家年产10万t生物酶法合成生物柴油产业,该技术居国内领先水平。总体来看,我国生物柴油的发展状况良好,生物柴油已经受到越来越多的关注。1.5催化剂的研究背景催化剂在化学工业中的作用是不言而喻的。许多熟知的工业反应的发生都得采用催化剂。因此，设计和制备高效的催化剂是广大化工工作者普遍关注的问题。以往单纯依靠对催化剂制备工艺经验性的积累与改进，以远远满足不了现代工业飞速发展对催化剂的需求。随着物理手段的不断更新和催化实验方法的日益完善，尤其是电子计算机应用于催化科学，使人们对催化过程的物理化学本质有了更深刻的认识，从而

26、充实了寻找和制备催化剂的准确性及预见性，为建立催化剂设计的科学基础奠定了条件，显著提高了催化剂设计开发的速度，质量和效益。半个世纪以来，人们从大量的实践经验中总结出催化剂的制备规律，并通过基础研究的配合，逐渐建立起有一定科学依据的催化反应理论，加之有效的检验和评价方法，现在催化剂制备中的盲目性大大地减少了。常用的催化剂有酸、碱、酶催化剂。按相数可分为均相催化剂和多相催化剂。现在工业生产方法大都采用强碱或强酸作催化剂的均相催化酯交换法，但催化剂与产品的分离困难，产品纯化和分离过程中排出的洗涤废水对环境会带来污染。而多相催化剂可以解决催化剂分离问题，且反应条件温和，催化剂可重复使用，容易采用自动化

27、连续生产，对设备无腐蚀，对环境无污染等优点。因此采用多相催化剂催化油脂酯交换反应成为研究的热点。用于生物柴油生产的多相催化剂主要有三种类型：固体强酸类、固体碱类、固定化酶类。1.6催化剂的表征技术进展催化剂是催化反应工艺和工程的核心。研究催化剂就是为了揭示寻找其内在规律，以便制备出活性高、选择性好和寿命长的优良催化剂。催化剂本身的结构、物理化学性质、催化作用及其催化反应过程都是及其复杂的。但是，催化理论的发展还不能达到直接从理论上完全预见的水平，因此必须借助多种先进的测试手段来揭示催化作用的规律和机理。表征催化剂可提供给人们三种不同的但又互相联系的信息即化学组成和结构、催化剂纹理和机械性质、以

28、及催化活性。应该了解催化剂的性质，包括元素组成，可能呈现的单个相的组成、结构和含量，表面的组成，可能呈现的表面功能基的性质和含量，催化剂的纹理。掌握各种测试方法的原理，熟悉用各种测试获得的信息解释催化剂的性质。20世纪60年代特别是70年代以来，利用现代科学技术的成就，应用近代物理方法，如X射线衍射仪，色谱技术，电子显微镜，紫外光普谱，红外光谱，电子光谱等，与经典的测试技术，如宏观物性测定，物理吸附，化学吸附结合起来，使催化剂研究的试验方法更趋全面与完善，新的现代测示技术的进步，推动了我们对催化剂的认识。近代分析技术已经成为探明催化作用本质，检验和评价催化剂性能必不可少的工具。工业催化剂表征中

29、常用到的几种表面分析技术。表面分析技术不仅能获得表面的微观尺寸、结构、成分和原子状态等很多直接信息,还可以根据反应前后其表征的变化,探讨导致催化剂失活的主要原因以及活化的方法,从而为工业催化剂的优化设计和开发提供信息。2催化剂的制备2.1固体碱催化剂随着化学工业的发展，催化剂的研究和使用已成为广大化学工作者普遍关注的问题。值得指出的是，虽然催化剂这一名词并不陌生，但对催化剂的功效，特点，作用机理和合理应用等方面的问题并非人所共知，本节简要的介绍固体碱催化剂的一般情况。2.1.1定义固体碱：能够接受质子或给出电子对的固体称作固体碱。固体碱的强度：定义为表面吸附得酸转变成为共轭碱的能力，也定义为表

30、面给出电子对于吸附酸的能力。超强碱：由于超强酸定义为酸强度Ho=11.9（100%H2SO4的Hammett酸强度函数），强度较中性物质（Ho=7低了19个单位。因而提出强度较中性物质高出19个单位的碱性物质（碱强度函数H-26）为超强碱。2.1.2固体碱催化剂的制备方法催化剂的制备方法一般分为：沉淀法，浸渍法，混合法，离子交换法，及熔融法。沉淀法：此法用于制造要求分散度高并含有一种或多种金属氧化物的催化剂。在制造多组分催化剂时，适宜的沉淀条件对于保证产物组成的均匀性和制造优质催化剂非常重要。通常的方法是在一种或多种金属盐溶液中加入沉淀剂（如碳酸钠、氢氧化钙），经沉淀、洗涤、过滤、干燥、成型、

31、焙烧(或活化)，即得最终产品。如果在沉淀桶内放入不溶物质（如硅藻土），使金属氧化物或碳酸盐附着在此不溶物质上沉淀，则称为附着沉淀法。沉淀法需要高效的过滤洗涤设备，以节约水，避免漏料损失。浸渍法：将具有高孔隙率的载体（如硅藻土、氧化铝、活性炭等）浸入含有一种或多种金属离子的溶液中，保持一定的温度，溶液进入载体的孔隙中。将载体沥干，经干燥、煅烧，载体内表面上即附着一层所需的固态金属氧化物或其盐类。浸渍法可使催化活性组分高度分散,并均匀分布在载体表面上,在催化过程中得到充分利用。制备含贵金属（如铂、金、锇、铱等）的催化剂常用此法，其金属含量通常在 1以下。制备价格较贵的镍系、钴系催化剂也常用此法，其

32、所用载体多数已成型，故载体的形状即催化剂的形状。另有一种方法是将球状载体装入可调速的转鼓内，然后喷入含活性组分的溶液或浆料，使之浸入载体中，或涂覆于载体表面。机械混合法：将两种以上的物质加入混合设备内混合。此法简单易行，例如转化-吸收型脱硫剂的制造,是将活性组分（如二氧化锰、氧化锌、碳酸锌）与少量粘结剂(如氧化镁、氧化钙)的粉料计量连续加入一个可调节转速和倾斜度的转盘中，同时喷入计量的水。粉料滚动混合粘结,形成均匀直径的球体,此球体再经干燥、焙烧即为成品。乙苯脱氢制苯乙烯的Fe-Cr-K-O催化剂,是由氧化铁、铬酸钾等固体粉末混合压片成型、焙烧制成的。利用此法时应重视粉料的粒度和物理性质。 离

33、子交换法： 某些晶体物质（如合成沸石分子筛）的金属阳离子（如Na）可与其他阳离子交换。 将其投入含有其他金属（如稀土族元素和某些贵金属）离子的溶液中，在控制的浓度、温度、pH条件下，使其他金属离子与 Na进行交换。由于离子交换反应发生在交换剂表面，可使贵金属铂、钯等以原子状态分散在有限的交换基团上，从而得到充分利用。此法常用于制备裂化催化剂，如稀土-分子筛催化剂。熔融法热： 热熔融法是制备某些催化剂的特殊方法，适用于少数不得不经过熔炼过程的催化剂，为的是借助高温条件将各个组分熔炼称为均匀分布的混合物，配合必要的后续加工，可制得性能优异的催化剂。这类催化剂常有高的强度、活性、热稳定性和很长的使用

34、寿命。主要用于制造氨合成所用的铁催化剂。将精选磁铁矿与有关的原料在高温下熔融、冷却、破碎、筛分，然后在反应器中还原。2.1.3载体载体的作用：载体是催化剂的重要组成部分。对于工业催化剂来说，活性组分决定后，载体种类，性质会对催化剂性能产生很大影响。早期研究通常只把载体作为支撑平台，催化剂金属或氧化物尽可能均匀的分布于其表面上，具有足够的强度及稳定的结构，以免固，气液体流动冲刷而破碎。随着催化技术的进展，人们对载体的了解逐渐深化，载体的作用越来越广泛，对载体和催化剂之间的相互联系有了一定的了解，终于认识到大多数场合下，载体是一种助剂，在广义复合催化材料中载体是一种催化组分，由于使用不同载体而使催

35、化剂活性产生了差异，对载体的不同作用可以初步归纳为：（1）与活性组分形成新的化合物,发挥特有的复合功能;(2)增加有效表面与提供合适孔结构；（3）提高催化剂的机械强度；（4）改善催化剂的热稳定性；（5）提供活性中心；（6）节省活性组分用量，降低成本；（7）增强催化剂抗毒能力；（8）均相催化剂负载化。载体的选择：载体必须体现综合考虑，融合所有因素，有时可能需要降低对某一方面的要求从而达到最佳化。归纳起来，一个理想的工业催化剂载体应具有一下条件：（1）具有适合反应过程的形状和大小（2）有足够的机械强度（3）有足够的比表面积，合适的孔结构和吸水率，以使负载活性组分满足反应的需要。（4）有足够的稳定性

36、，以抵抗活性组分失活并能经受催化剂再生处理（5）能耐热，并具有合适的导热系数，比热容，相对密度，表面酸性等性质（6）不含有使催化剂中毒或使副反应增加的物质，控制杂质含量。（7）与活性组分匹配，发挥最佳催化活性（8）原料易得，制备方便，质量稳定，成本较低，在制备载体及催化剂时不会造成环境污染。2.2实验仪器和药品（实验准备）表2.2实验仪器及药品仪器药品 规格 厂家蓖麻油 化学纯 天津市申泰化学试剂有限公司无水甲醇 分析纯 天津市申泰化学试剂有限公司醋酸钙 分析纯 北京化学试剂公司氧化锌 分析纯 天津市申泰化学试剂有限公司 95%乙醇 分析纯 天津市申泰化学试剂有限公司恒温电热套 KDM-B型数

37、量恒温电热套 （山东鄄城华鲁电热仪器厂）磁力搅拌器 85-2恒温磁力搅拌器 常州国华电器高温箱式电阻炉 SRTX-4-13 离心机阿贝尔折射仪2.3催化剂的制备（实验部分）2.3.1探索性试验CaO/ZnO催化剂探索：说明：以下实验中醋酸钙溶液，皆以5g醋酸钙为基准，添加不同量的去离子水配制而成。为了使更多的醋酸钙能附着在氧化锌上，在试探性实验均采用接近饱和的25%的浸渍液，另外用于做负载物的氧化锌皆取4g.a. 以浓度为25%的醋酸钙溶液,浸渍550煅烧（3.5小时）过的ZnO粉末上 ,室温静置十三个小时,抽滤，100的烘箱内干燥一个小时,然后700高温焙烧五小时,制得氧化钙/氧化锌催化剂，

38、用此催化剂按一定工艺反应4.5小时合成生物柴油，测的折射率为1.466，粗略估计其反应的转化率为80%以上。b. 以浓度为25%的醋酸钙溶液,浸渍550煅烧（3.5小时）过的ZnO粉末上 ,室温静置十三个小时,抽滤，100的烘箱内干燥一个小时,然后900高温焙烧四小时,制得氧化钙/氧化锌催化剂，用此催化剂按一定工艺反应3.5小时，合成生物柴油，测的折射率为1.4755，粗略估计其反应的转化率为20%左右。c. 以800煅烧过三小时的CaO为催化剂，按一定工艺反应2小时，合成生物柴油，测得折射率为1.474，粗略估计其反应的转化率为20%以上。d. 以800煅烧过三小时的ZnO为催化剂，按一定工

39、艺反应2小时，合成生物柴油，测得折射率为1.474，粗略估计其反应的转化率为20%以上。探索总结：焙烧温度是影响催化剂性能的重要因素，反应时间在4.5小时时可能才能反应完全。由于醋酸钙的浸渍浓度，焙烧温度，焙烧时间都是影响催化剂性能的因素，本实验主要对这三个因素进行研究。2.3.2正交实验正交试验设计(Orthogonal experimental design)是研究多因素多水平的一种设计方法，它是根据正交性从全面试验中挑选出部分有代表性的点进行试验，这些有代表性的点具备了“均匀分散，齐整可比”的特点，正交试验设计是分式析因设计的主要方法。是一种高效率、快速、经济的实验设计方法。能够大幅度减

40、少试验次数而且并不会降低试验可行度的方法就是使用正交试验法。下面我们以醋酸钙的浸渍浓度，焙烧温度，焙烧时间这三个影响催化剂性能的因素建立一个三因素三水平的正交实验，做了以下九个试验：a. 以浓度为20%的醋酸钙溶液,浸渍550煅烧（3.5小时）过的ZnO粉末上 ,室温静置十三个小时,抽滤，100的烘箱内干燥一个小时,然后650高温焙烧4小时,制得氧化钙/氧化锌催化剂，用此催化剂按一定工艺反应4.5小时合成生物柴油，测的折射率为1.4759，粗略估计其反应的转化率为19.74%。b.以浓度为20%的醋酸钙溶液,浸渍550煅烧（3.5小时）过的ZnO粉末上 ,室温静置十三个小时,抽滤，100的烘箱

41、内干燥一个小时,然后550高温焙烧3小时,制得氧化钙/氧化锌催化剂，用此催化剂按一定工艺反应4.5小时合成生物柴油，测的折射率为1.4753，粗略估计其反应的转化率为23.57%。c. 以浓度为20%的醋酸钙溶液,浸渍550煅烧（3.5小时）过的ZnO粉末上 ,室温静置十三个小时,抽滤，100的烘箱内干燥一个小时,然后750高温焙烧2小时,制得氧化钙/氧化锌催化剂，用此催化剂按一定工艺反应4.5小时合成生物柴油，测的折射率为1.4680，粗略估计其反应的转化率为70.06%。d. 以浓度为25%的醋酸钙溶液,浸渍550煅烧（3.5小时）过的ZnO粉末上 ,室温静置十三个小时,抽滤，100的烘箱

42、内干燥一个小时,然后650高温焙烧3小时,制得氧化钙/氧化锌催化剂，用此催化剂按一定工艺反应4.5小时合成生物柴油，测的折射率为1.4650，粗略估计其反应的转化率为89.17%。e. 以浓度为25%的醋酸钙溶液,浸渍550煅烧（3.5小时）过的ZnO粉末上 ,室温静置十三个小时,抽滤，100的烘箱内干燥一个小时,然后550高温焙烧2小时，制得氧化钙/氧化锌催化剂，用此催化剂按一定工艺反应4.5小时合成生物柴油，测的折射率为1.4752，粗略估计其反应的转化率为24.20%。f.以浓度为25%的醋酸钙溶液,浸渍550煅烧（3.5小时）过的ZnO粉末上 ,室温静置十三个小时,抽滤，100的烘箱内

43、干燥一个小时,然后750高温焙烧4小时,制得氧化钙/氧化锌催化剂，用此催化剂按一定工艺反应4.5小时合成生物柴油，测的折射率为1.4645，粗略估计其反应的转化率为92.36%。g.以浓度为15%的醋酸钙溶液,浸渍550煅烧（3.5小时）过的ZnO粉末上 ,室温静置十三个小时,抽滤，100的烘箱内干燥一个小时,然后650高温焙烧2小时,制得氧化钙/氧化锌催化剂，用此催化剂按一定工艺反应4.5小时催化剂，用此催化剂按一定工艺反应4.5小时合成生物柴油，测的折射率为1.4649，粗略估计其反应的转化率为89.81%。h. 以浓度为15%的醋酸钙溶液,浸渍550煅烧（3.5小时）过的ZnO粉末上 ,

44、室温静置十三个小时,抽滤，100的烘箱内干燥一个小时,然后550高温焙烧4小时, 制得氧化钙/氧化锌催化剂，用此催化剂按一定工艺反应4.5小时催化剂，用此催化剂按一定工艺反应4.5小时合成生物柴油，测的折射率为1.4713，粗略估计其反应的转化率为49.04%。i. 以浓度为15%的醋酸钙溶液,浸渍550煅烧（3.5小时）过的ZnO粉末上 ,室温静置十三个小时,抽滤，100的烘箱内干燥一个小时,然后750高温焙烧3小时, 制得氧化钙/氧化锌催化剂，用此催化剂按一定工艺反应4.5小时催化剂，用此催化剂按一定工艺反应4.5小时合成生物柴油，测的折射率为1.4691，粗略估计其反应的转化率为63.06%。表2.3.2（1）正交实验因素与水平表因素乙酸钙浓度煅烧温度焙烧时间水平125%5502水平220%6503水平315%7504表2.3.2（2）正交实验表浸渍浓度%焙烧温度焙烧时间h转化率%120650419.74220550323.57320750270.06425650389.175255502 24.20625750492.36715650289.81815550449.04