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棉籽油制备生物柴油技术的研究

作　者: 田雪
导　师: 高剑峰
学　校: 石河子大学
专　业: 生物化学与分子生物学
关键词: 生物柴油棉籽油 Novozym435 脂肪酸甲酯
分类号: TE667
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

目的:以棉籽油为原料油,分别对化学法和生物酶法合成生物柴油的工艺进行研究,考察酯交换反应条件对脂肪酸甲酯得率的影响,得到佳工艺条件。分析生物柴油主要理化特性,进行放大实验,为今后生物柴油产业化生产提供可行性依据。方法:采用化学法和生物酶法制备棉籽油生物柴油。借助单因素多水平实验及正交实验优化反应的工艺条件。利用高效液相色谱和薄层层析色谱定性、定量分析生物柴油组分。从密度、运动粘度、闪点、酸值、倾点等几方面考察生物柴油理化性能。结果:1.采用化学法合成棉籽油生物柴油。利用单因素和正交试验优化反应条件,得到最佳反应条件为:醇油摩尔比为5:1,反应温度为40℃,反应时间为60min,催化剂(KOH)用量为棉籽油质量的1.1%,此时,脂肪酸甲酯得率为98.43%。2.采用生物酶法合成棉籽油生物柴油。碳酸二甲酯作为酰基受体的条件下,进行了单批反应的单因子实验,研究了底物比、反应温度、反应时间、水分添加量、转速、叔丁醇用量和酶量对脂肪酸甲酯得率的影响,结果表明反应的最佳反应条件为:碳酸二甲酯与棉籽油摩尔比为4,叔丁醇做共溶剂,叔丁醇与碳酸二甲酯体积比为1.5,反应温度50℃,摇床转速160 r/min. 12.5 % Novozym435(基于棉籽油重),不加水体系,反应24 h时,脂肪酸甲酯得率值达到96.81±0.65%。3.采用生物酶法合成棉籽油生物柴油。乙酸甲酯作为酰基受体的条件下,进行了单批反应的单因子实验,研究了底物比、反应温度、反应时间、水分添加量和酶量对脂肪酸甲酯得率的影响,结果表明反应的最佳反应条件为:乙酸甲酯与棉籽油摩尔比为14:1,反应温度40℃,摇床转速160 r/min. 25%Novozym435(基于棉籽油重),不加水体系,反应18h后脂肪酸甲酯得率值达到92.67±1.04%。4.在最佳工艺条件下,以碳酸二甲酯作为酰基受体时,固定化酶Novozym435重复使用22个批次(528h)后,酶的相对活性仍然保持在90%左右;以乙酸甲酯作为酰基受体时,固定化酶Novozym435重复使用30个批次(540h)后,酶的相对活性仍然保持在90%左右。5.生物柴油主要理化特性测定:密度(20℃)0.888g/cm3,运动黏度(20℃)7.184mm~2/s,运动黏度(40℃)4.125mm~2/s,闪点(开口)174℃,倾点-2℃,酸值0.23。结论:1.利用化学法和生物酶法催化合成了棉籽油生物柴油,利用高效液相色谱和薄层层析色谱定性、定量分析了产物。2.借助正交实验及单因素多水平实验对反应工艺条件进行了优化,得到了最优反应工艺条件。3.测定了自制棉籽油生物柴油的密度、运动粘度、闪点、倾点等主要理化特性,除倾点偏高,其他已测理化特性符合德国标准DIN EN 51606。4.用于5L的反应器进行放大实验,反应过程的放大性良好,为今后生物柴油的工业化生产提供了依据。

全文目录

摘要  4-6
Abstract  6-10
1 绪论  10-20
  1.1 生物柴油概述  10-11
  1.2 生物柴油的化学组成及性质  11-13
  1.3 生物柴油的生产方法  13-14
  1.4 生物柴油的原料油选择  14-15
  1.5 生物柴油的应用与研究现状  15-17
  1.6 发展前景与展望  17-18
  1.7 本论文的研究目的和意义  18-20
2 实验材料与仪器  20-22
  2.1 实验仪器  20
  2.2 实验材料  20-21
  2.3 主要试剂配制  21-22
3 实验方法  22-31
  3.1 原料油分析  22-24
  3.2 生物柴油制备原理  24-26
  3.3 生物柴油制备方法  26-27
  3.4 实验流程  27-28
  3.5 产物分析  28-29
  3.6 生物柴油主要特性测定  29-30
  3.7 放大实验  30-31
4 结果与讨论  31-51
  4.1 原料油性质测定结果  31
  4.2 化学法合成生物柴油工艺条件优化的初步研究  31-36
  4.3 固定化脂肪酶催化合成生物柴油工艺条件优化的初步研究  36-47
  4.4 生物柴油定性定量分析结果  47-49
  4.5 生物柴油主要特性测定结果  49-50
  4.6 放大实验结果  50-51
5 结论  51-52
参考文献  52-55
作者简介  55-56
致谢  56-57
导师评阅表  57

棉籽油制备生物柴油技术的研究

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