小龙虾壳生产催化剂

生教授和谢杰共同发表的，以生物甲壳为原料，合成出生产生物柴油催化剂的论文。近日，记者就此项新技术的相关问题采访了华中农业大学理学院郑新生教授。
　　记者:目前，固体催化剂有替代传统可溶性催化剂的趋势，这是什么原因？
　　郑新生:传统可溶性强酸、强碱催化剂，催化活性高、反应时间短，但所生产的生物柴油产品纯化繁杂、能耗高；而且使用可溶性酸碱催化剂产生大量的废水、废碱(酸)液，对环境造成二次污染。
　　固体催化剂同样分为酸性和碱性两种。相对于可溶性的酸碱催化剂，它们不溶解在反应体系中，因而能够很好地从生物柴油中分离出来，从而消除了中和、水洗工序，不产生工业废水，减少了能耗，节省了用水。同时，固体酸碱催化过程具有反应条件温和，催化剂可重复使用，容易采用自动化连续生产，对设备无腐蚀等其他诸多优点，正在成为当今研究的热点。然而，在提高催化剂活性的同时，多数研究人员忽略了固体催化剂本身对于环境造成的二次污染。因为，这类催化剂大多数在自然界中不能降解。
　　记者:您论文中的催化剂特点是什么？
　　郑新生:我们合成的用于生物柴油生产的生物甲壳酯交换催化剂，其突出特点表现为环境友好、催化活性高。
　　生物甲壳是一种无毒、无害的天然产物，在自然界中容易降解，不会对环境造成二次污染。我们所采用的对生物甲壳不完全碳化、化学改性剂浸渍、在一定温度下活化的的合成方法，在催化剂的制备过程中，不产生环境污染物。作为固体催化剂，制备生物柴油的过程不会产生酯化废水，反应完成后也避免了中和、洗涤等步骤，能够有效的减少废物流，减轻对环境的污染。
　　记者:新催化剂运作机理是什么？
　　郑新生:将合成的生物甲壳催化剂用于催化植物油与甲醇进行酯交换反应制备生物柴油，在反应温度70°C，反应时间180min，醇油摩尔比9:1，酯交换产率可以达到97％以上，其催化活性大于通常文献所报道的多项催化剂的活性，与均相催化剂NaOH催化活性相当。
　　与均相催化剂如氢氧化钠相比，生物甲壳生物柴油催化剂能够重复使用，在生产过程中不需要中和、水洗过程，简化了生产工序，降低生产能耗，同时使用这种固体催化剂，容易实现常压、连续化生产工艺，减少甲醇在生产过程中的损失，回收纯度较高的副产品甘油，因此，利用生物甲壳催化剂生产生物柴油，与液碱催化法相比，粗略估计生产每吨生物柴油多盈利300~400元。
　　我认为，利用乌龟壳、螃蟹壳甚至我们平时吃剩下的小龙虾壳，来合成这种催化剂本身就是一件非常有意义的事情。虽然，这种催化剂离实际应用还有一段距离，但是我希望这一研究成果能够为人类制备清洁能源提供一个新的思路。
　

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　　生物柴油的产品质量、生产工艺、生产成本和环境效益等在很大程度上与生产中所使用的催化剂的性能有关，因此，催化剂的研究与开发是生物柴油产业发展的核心问题之一。
　　生物柴油的制备方法归结起来主要有4种:物理法、高温裂解法、酶催化法和化学法。物理法和高温裂解法由于获得的生物柴油质量不高，在实际应用中已逐渐被淘汰。酶催化法和化学法都是利用酯交换反应原理，通过油脂与低级醇的酯交换反应，制得的生物柴油与普通石化柴油能以任意比例互溶。
　　在不使用催化剂的条件下，油脂的酯交换可以在250°C以上的高温下进行，但酯交换反应过于缓慢，且油脂本身易发生分解或者聚合。因而在酯交换反应中，通常需要使用催化剂来降低酯交换反应的活化能。