PDF《一步法合成 SO2-》

云南 大学 学报 ( 自然 科学 版) , 2008,

30 (3): 296~

301 CN 53- 1045/ N ISSN 0258-

7971 Journal of Yunnan University 一步法合成 SO2-

4 / TiO2 酸位结构及酯化机理研究 杨颖1,

2 , 田从学1 , 李玉峰1 ( 1.

攀枝花学院 生化学院, 四川 攀枝花 617000;

2. 四川大学 化工学院, 四川 成都 610065) 摘要: 利用高酸值麻疯树油中游离脂肪酸与甲醇酯化反应作为目标反应, 通过直接煅烧工业原料偏钛酸, 制得高酯化活性的 ST ( SO2-

4 / TiO2 ) 固体酸. FTIR 研究表明: ST 固体酸具有焦硫酸结构酸位, 含有高键级高共 价特性 S O. S O 强烈的诱导效应提高了与之相连的配位不饱和钛原子的路易斯酸性, 吸水后产生质子酸. 随着硫含量增加, 质子酸性增加. ST 固体酸制备过程中, 硫酸根与二氧化钛发生固相反应, 硫酸根强键合在二 氧化钛表面, 同时部分硫酸根分解产生三氧化硫并原位吸附, 从而形成固体酸位. ST 固体酸通过质子化羧酸、 甲醇亲核加成、 脱水脱质子机理催化酯化反应. 对于麻疯树油中游离脂肪酸与甲醇的酯化反应, 酸强度 H0 介于- 12.

70 与- 8.

2 之间的酸中心具有较好的催化活性. 关键词: SO2-

4 / TiO2 ;

一步合成;

结构;

酯化机理 中图分类号: O 643.

32 文献标识码: A 文章编号: 0258- 7971( 2008) 03- 0296-

06 能源危机、 环境污染加速了替代能源的发展, 绿色环保、 可再生的生物质能源无疑是其中一个重 要方向. 生物柴油作为重要的生物质能源受到世界 各国的广泛重视并加速其商业化进程 [ 1] . 但成本 过高在很大程度上限制了生物柴油的生产和使用, 对于大多数发展中国家还面临 与人争粮, 与粮争 地 等问题. 采用低成本的原料油( 如非食用的木本 植物油、 餐饮废油等) 可以有效地降低其成本. 但这 些油脂通常含有较多的游离脂肪酸, 对碱催化的酯 交换反应过程和后续分离过程有较大影响. 因此, 一般的工艺过程中, 先将其中的游离脂肪酸在酸催 化下通过酯化反应转变成相应的酯( 即预酯化过 程) , 降低其酸值. 传统的液体酸( 如硫酸) 不仅副反 应多、 腐蚀设备, 还会产生大量含酸废水, 污染环 境. 以固体酸代替液体酸作催化剂是环境友好的 绿色过程, 固体酸容易回收, 且易与产物分离. SO2-

4 / M x Oy 是目前研究得较多的一类固体酸, 具 有酸强度大, 催化活性高等优点, 广泛用于酯化、 异 构化、 醚化、 烷基化、 酰基 化等化学反应体系. SO 2-

4 / M xOy 型固体酸容易失活的缺点限制了其 工业应用. 弄清 SO2-

4 / Mx Oy 型固体酸酸位结构及 催化机理, 将有助于研究其失活原因, 从而寻求改 性措施及相应的再生方法. 关于 SO 2-

4 / M x Oy 型固 体酸酸位结构, 已有大量的文献报道[ 2~ 4] . 由于检 测手段的限制以及制备方法的差异, 目前还没有形 成统一的认识. 关于酸位的形成、 酸位强度和类型 以及活性硫物种的存在状态仍然存在很大的争议. 而SO2-

4 / M x Oy 型固体酸催化反应机理方面的研 究相对较少. 本研究以高酸值麻疯树油中游离脂肪酸与甲 醇酯化反应作为目标反应, 通过直接煅烧工业原料 偏钛酸制得高酯化活性的 ST ( SO2-

4 / TiO2 ) 固体 酸. 通过 FT IR 研究了 ST 固体酸酸位结构与形成, 提出 ST 固体酸催化酯化反应机理. 研究了煅烧温 度对 ST 固体酸酸位强度、 酸位数量的影响, 考察 了不同强度酸位对酯化活性的影响. 收稿日期:2008- 01-