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石油能源是现代社会赖以生存和发展的物质基础。随着人类对能源需求的不断增加和地球石油储量的不断减少,人类已经认识到,开发新的、对环境无害的非石油类能源及可再生能源是重要的途径。生物柴油即脂肪酸甲酯,目前大多采用均相催化酯交换法制备,催化剂一般采用浓硫酸或NaOH, KOH。但都存在着很多缺点。若采用碱作为催化剂,原料油和甲醇必须严格脱水,否则易形成乳状物。而且,原料油中的游离酸对碱性催化剂的活性有很大损害。液体酸催化剂虽然对原料油的水分和游离酸含量没有特殊要求,但它具有腐蚀性,对设备要求很高,而且反应结束后甲醇和副产物甘油很难分离,后处理过程复杂,使成本上升。另外,采用液体酸或碱作为催化剂,在后处理过程中会排出大量污水,造成环境污染。因此,采用固体酸作催化剂,反应结束后产品非常容易分离,既降低成本,简化工艺流程,又可达到环保的目的,成为人们关注的焦点。本课题创新的采用两种固体酸Zr(SO4)2·4H2O和SO42-/ZrO2)和负载型固体酸(Zr(SO4)2/AC)结合共溶剂作为酯交换反应制备生物柴油的新方法。筛选出了适宜的催化剂和共溶剂,而且通过考察影响脂肪酸甲酯的收率随反应温度,醇油摩尔比,反应时间,催化剂用量等各个因素的变化情况,优化出生物柴油的制备反应的最佳反应条件,获得了较温和条件下制备生物柴油的工艺条件。不但生物柴油的产率非常理想,而且后处理过程也大大简化,在节约成本和保护环境的方面都具有重大意义,并对反应过程动力学进行了初步研究。将自制的生物柴油同中国0#柴油(GB252-1994优级品)的相比较,结果表明,各项主要性能指标已经与0#柴油相接近。研究结果显示,以CO2为共溶剂结合Zr(SO4)2·4H2O做催化剂的反应体系中,酯交换反应的温度和时间都大大降低,并且得到了产率很高的优质生物柴油产品。共溶剂和固体酸催化剂易于分离并可以重复使用。