·1422· 北京科技大学学报 第33卷 70F 2.3.4反应时间对酯交换反应的影响 草60 图7为反应时间对催化转酯化制备生物柴油的 ￥50 :40 影响，反应条件为醇油摩尔比为9：1，反应温度为 150℃，催化剂用量为藻脂质量的8%.结果显示， 20 随反应时间的延长，反应进行得更加充分，生物柴油 9 12 15 的产率提高，当反应时间超过6h后，反应基本趋于 平衡.在高温条件下，若反应时间过长，会使油脂分 解、聚合等副反应加剧，这会降低生物柴油的品质， 图4醇油摩尔比对生物柴油产率的影响 Fig.4 Effect of the molar ratio of methanol to oil on biodiesel yield 因此酯交换反应时间以6h为宜. 应温度过高可能导致二甲醚、甘油醚等副产物的生 成.本实验在反应时间为6h,醇油摩尔比为9：1，催 化剂用量为藻脂质量8%的条件下，研究了不同反 应温度对生物柴油产率的影响（图5）.结果表明， 藻脂转化生物柴油的适宜温度为150℃，生物柴油 6 8 10 的产率是63.9% 反应时间h 70 图7反应时间对生物柴油产率的影响 速60 50 Fig.7 Effect of reaction time on biodiesel yield 40 综上所述，离子液体酸(1-丁基3甲基咪唑硫 20 10 酸氢盐)催化小球藻油脂转酯化制备生物柴油的适 宜条件为：甲醇和藻脂摩尔比为9：1，反应温度为 130 140150160 170 180 温度① 150℃，催化剂用量为藻脂质量的8%，酯交换反应 时间为6h.在上述适宜条件下生物柴油的产率为 图5反应温度对生物柴油产率的影响 63.9%.这一结果与Mia0和Wu的研究结果 Fig.5 Effect of reaction temperature on biodiesel yield 相近. 2.3.3催化剂用量对酯交换反应的影响 2.4生物柴油性能评价 在反应时间为6h,醇油摩尔比为9：1，反应温度 采用GC-MS分析小球藻油脂转化所得生物柴 为150℃的条件下，研究了催化剂用量对生物柴油 油的脂肪酸组成见图8，各个色谱峰对应的化合物、 产率的影响（图6）.在催化剂用量较少时，生物柴 保留时间和含量见表2.结果表明，通过小球藻 油产率不高.随催化剂用量的增加，生物柴油产率 (USTB01)藻脂的提取和采用1-丁基3甲基咪唑 逐步提高：但当催化剂用量达到藻脂质量的8%后， 硫酸氢盐([C,Mm]HSO,)催化藻脂的酯交换反应， 再进一步增加催化剂用量，生物柴油产率反而略有 成功获得了主要含有C16和C18的脂肪酸甲酯即 下降.这可能是因为催化剂用量过大时会降低其在 生物柴油. 小球藻油脂中的分散程度，使催化剂与小球藻油脂 分为两相，导致催化效果下降 5 5678910 催化剂用量修 图8生物柴油GC-MS总离子流图 图6催化剂用量对生物柴油产率的影响 Fig.8 GC-MS total ion current of biodiesel products Fig.6 Effect of catalyst dosage on biodiesel yield北 京 科 技 大 学 学 报 第 33 卷 图 4 醇油摩尔比对生物柴油产率的影响 Fig． 4 Effect of the molar ratio of methanol to oil on biodiesel yield 应温度过高可能导致二甲醚、甘油醚等副产物的生 成． 本实验在反应时间为 6 h，醇油摩尔比为 9∶ 1，催 化剂用量为藻脂质量 8% 的条件下，研究了不同反 应温度对生物柴油产率的影响( 图 5) ． 结果表明， 藻脂转化生物柴油的适宜温度为 150 ℃，生物柴油 的产率是 63. 9% ． 图 5 反应温度对生物柴油产率的影响 Fig． 5 Effect of reaction temperature on biodiesel yield 2. 3. 3 催化剂用量对酯交换反应的影响 在反应时间为6 h，醇油摩尔比为9∶ 1，反应温度 为 150 ℃的条件下，研究了催化剂用量对生物柴油 产率的影响( 图 6) ． 在催化剂用量较少时，生物柴 油产率不高． 随催化剂用量的增加，生物柴油产率 逐步提高; 但当催化剂用量达到藻脂质量的 8% 后， 再进一步增加催化剂用量，生物柴油产率反而略有 下降． 这可能是因为催化剂用量过大时会降低其在 小球藻油脂中的分散程度，使催化剂与小球藻油脂 分为两相，导致催化效果下降． 图 6 催化剂用量对生物柴油产率的影响 Fig． 6 Effect of catalyst dosage on biodiesel yield 2. 3. 4 反应时间对酯交换反应的影响 图 7 为反应时间对催化转酯化制备生物柴油的 影响，反应条件为醇油摩尔比为 9 ∶ 1，反应温度为 150 ℃，催化剂用量为藻脂质量的 8% ． 结果显示， 随反应时间的延长，反应进行得更加充分，生物柴油 的产率提高，当反应时间超过 6 h 后，反应基本趋于 平衡． 在高温条件下，若反应时间过长，会使油脂分 解、聚合等副反应加剧，这会降低生物柴油的品质， 因此酯交换反应时间以 6 h 为宜． 图 7 反应时间对生物柴油产率的影响 Fig． 7 Effect of reaction time on biodiesel yield 综上所述，离子液体酸( 1-丁基-3-甲基咪唑硫 酸氢盐) 催化小球藻油脂转酯化制备生物柴油的适 宜条件为: 甲醇和藻脂摩尔比为 9 ∶ 1，反应温度为 150 ℃，催化剂用量为藻脂质量的 8% ，酯交换反应 时间为 6 h． 在上述适宜条件下生物柴油的产率为 63. 9% ． 这 一 结 果 与 Miao 和 Wu ［14］ 的 研 究 结 果 相近． 2. 4 生物柴油性能评价 采用 GC--MS 分析小球藻油脂转化所得生物柴 油的脂肪酸组成见图 8，各个色谱峰对应的化合物、 保留时间和含量见表 2． 结 果 表 明，通 过 小 球 藻 ( USTB--01) 藻脂的提取和采用 1-丁基-3-甲基咪唑 硫酸氢盐( ［C4MIm］HSO4 ) 催化藻脂的酯交换反应， 成功获得了主要含有 C16 和 C18 的脂肪酸甲酯即 生物柴油． 图 8 生物柴油 GC--MS 总离子流图 Fig． 8 GC-MS total ion current of biodiesel products ·1422·