微波輔助固體酸催化廢棄油脂合成生物柴油工藝的優化研究

郭國強

摘要：廢棄油脂合成生物柴油的工藝將會對于我國今后的能源再生和再利用起到重要的促進作用。本文從闡述微波輔助固體酸催化廢棄油脂合成生物柴油實驗入手，在這之后對于實驗的結果和工藝的優化進行分析和討論。

關鍵詞：廢棄油脂：生物柴油；工藝優化

廢物再利用和能源的低消耗再生始終是我國能源利用工藝的重要發展方向。因此通過對于微波輔助固體酸催化廢棄油脂合成生物柴油工藝進行合理的優化，就能夠在此基礎上促進生物柴油生產效率與產量的提升。

一、微波輔助固體酸催化廢棄油脂合成生物柴油實驗

微波輔助固體酸催化廢棄油脂合成生物柴油實驗是一項系統性的試驗，以下從實驗目的、實驗方法、實驗設備、實驗要點等方面出發，對于微波輔助固體酸催化廢棄油脂合成生物柴油實驗進行了分析。

1.實驗目的

微波輔助固體酸催化廢棄油脂合成生物柴油實驗有著自身鮮明的實驗目的。隨著我國在經濟發展過程中對于石油和煤炭等資源進行了大量的效果，因此在這一前提下迅速的開發新的可再生性資源已成為走可持續發展的必經之路。其次，微波輔助固體酸催化廢棄油脂合成生物柴油實驗的目的還在于對于可以再生的生物柴油資源進行研究，從而使其成為可以降解、環境友好型的能源。與此同時，微波輔助固體酸催化廢棄油脂合成生物柴油實驗的目的還在于進一步的降低合成生物柴油的具體生產成本和生產周期，并且探析其相應的原料配合比，最終能夠確保這一設備腐蝕性小、環境污染小的能源能夠得到盡快的量產。

2.實驗方法

微波輔助固體酸催化廢棄油脂合成生物柴油實驗有著獨特的實驗方法。通常來說我國關于微波輔助固體酸催化廢棄油脂合成生物柴油實驗的研究仍處于起步階段，在這一過程中采用微波輻射輔助固體酸將廢棄油脂合成生物柴油，在微波加熱時間、微波功率、反應溫度、固體酸的用量、醇油摩爾比等環節上還存在著很大的進步空間和探討方向。其次，微波輔助固體酸催化廢棄油脂合成生物柴油實驗相關的制備工藝也仍舊處于研究階段，在這一過程中只有切實的而降低酯化反應的速率才能夠為其高效的制備鋪平道路。

3.實驗設備

微波輔助固體酸催化廢棄油脂合成生物柴油實驗需要借助相應的設備才能夠順利的完成實驗。通常來說較為必要的實驗部分試劑與儀器主要包括了廢棄油脂、甲醇、SO2-4-TiO2、粘土固體酸、氣相色譜儀、數顯智能控溫磁力攪拌器、合成反應儀。其次，可以起到良好促進作用的實驗設備主要包括了數顯水浴恒溫振蕩器、帶回流的三口燒瓶、脫水劑。催化劑等等，這些設備和試劑的使用需要實驗人員根據自身的實驗經驗進行恰當的使用，從而能夠在此基礎上避免過量使用所造成的實驗誤差和實驗風險。

4.實驗要點

微波輔助固體酸催化廢棄油脂合成生物柴油實驗具備相應的實驗要點。實驗人員在進行微波輔助固體酸催化廢棄油脂合成生物柴油實驗時首先應當一定量經過預處理的廢棄油脂，并且加入適量的固體酸和甲醇，在將其進行均勻混合后，再將其置于帶冷凝器和磁力攪拌的常壓微波輔助合成反應儀中程序升溫，并且將反應溫度升到指定溫度，加熱回流使其反應一定時間。其次， 微波輔助固體酸催化廢棄油脂合成生物柴油實驗的要點也包括了過濾、靜置、分離，水洗、蒸餾等關鍵環節，只有通過這些環節才能夠順利的生成可以使用的生物柴油。

二、實驗結果分析與討論

實驗結果分析與討論應當著眼于不同的方面，以下從加熱方式影響、實驗因素分析、生產成本分析、優化方法分析等方面出發，對于實驗結果進行了分析與討論。

1.加熱方式影響

加熱方式的不同往往會對于微波輔助固體酸催化廢棄油脂合成生物柴油實驗的結果產生較大的影響。實驗人員在對于加熱方式進行討論時首先應當合理的采用微波輻射加熱來對于合成生物柴油具有促進作用。例如實驗人員可以使用300W的加熱功率以及3%的固體酸催化劑并且將反應溫度控制在80e，從而能夠在此基礎上對于加熱方式帶來的影響進行探索式的分析，然后將結果與常規的加熱方式進行數據上的比較。一般而言其結果是在常規加熱條件下，反應90 min，生物柴油的產率只有61. 22%， 150 min時產率才達到66. 53%；而采用微波輻射加熱時則分別為87. 63%和89. 37%。由此可見，采用微波加熱可以顯著提高生物柴油的產率，因此可以說微波加熱方式的應用能夠為之后生物柴油的量產起到重要的促進與催化作用。

2.實驗因素分析

對于實驗因素的分析可以促進研究人員更好地了解微波輔助固體酸催化廢棄油脂合成生物柴油實驗的的本質。實驗人員在進行單因素實驗分析的過程中可以采用微波輻射加熱，并且可以在探索性實驗的基礎上進行單因素實驗。例如實驗人員可以考察微波輻射功率、微波加熱時間、醇油摩爾比、反應溫度及催化劑用量對生物柴油產率的影響，并且以此為基礎來判定合成生物柴油的最佳工藝條件。

3.生產成本分析

生產成本分析本質是就是對于微波輔助固體酸催化廢棄油脂合成生物柴油的進一步優化。因此考慮到實際的生產成本，則在生物柴油的制作過程中應當對于微波功率控制在一個平穩的區間內，從而能夠期待更多的生物柴油產量。

4.優化方法分析

微波輔助固體酸催化廢棄油脂合成生物柴油工藝的優化應當從不同的方向著手。實驗人員在進行優化方法的分析時首先應當將其置于單因素實驗的基礎上。然后根據Box-Behnken設計則來合理的選擇反應溫度、固體酸用量、反應時間3個對生物柴油產率影響較大的因素，然后判定生物柴油的產率的具體響應值。其次，實驗人員在優化方法的分析過程中可以在微波輻射的輔助作用下來采SO2-4-TiO2/粘土固體酸催化廢棄油脂合成生物柴油，在這一前提下實驗人員可以發現產率得到了明顯的提高，并且在該條件下，生物柴油的產率可達97.12%，比在相同條件的平均生產率為65%的其他方法產量提升了32%以上，因此可以判定為優秀的生物柴油生產方法。

三、結束語

微波輔助固體酸催化廢棄油脂合成生物柴油的工藝與研究現今已經取得了很大程度的進展，從而能夠對于生物柴油生產成本的降低與經濟效益的提升起到極為重要的促進作用。

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