本研究以生物柴油中的重要原料文冠果种仁油为研究对象,以纤维素这种可再生资源作为载体,成功制备了纤维素基固载杂多酸高效催化剂并进行了表征,固载的杂多酸催化剂具有较高的催化活性,催化文冠果种仁油转化为生物柴油的转化率可达96%以上。另外,纤维素基固载杂多酸催化剂可实现杂多酸催化剂的快速分离和重复利用。本研究的具体研究结果如下:1.建立了绿色环保高效的空化微波提取文冠果种仁油的方法本研究创新性的开发了空化微波提取法,将负压空化和微波提取两种方法的提取特点进行有机组合。在研究中分别对提取过程中所涉及到的实验条件进行了单因素和BBD的实验优化并结合一阶动力学方程进行了研究,从而最终确定了最佳的工艺参数:提取溶剂:100%乙醇、微波功率:700 W、提取温度:63℃、液固比:35:1 mL/g、负压强度:-0.07 Mpa、提取时间:25 min。在最佳提取条件下,提取率可达52.07%。空化微波法具有提取时间短,提取效率高,绿色环保的优点,适合应用于文冠果种仁油的高效提取中。在提取后通过GC-MS分析了文冠果种仁油的主要脂肪酸成分,分别为棕榈酸、亚油酸、油酸、硬脂酸、二十碳烯酸、二十二碳烯酸,其含量分别为7.23%、42.85%、39.92%、3.14%、3.23%、3.63%。对文冠果种仁油的理化性质进行了测定,表明文冠果适合作为生物柴油的原料。2.制备了改性纤维素小球并将其作为固载基质固载杂多酸以离子液体作为纤维素溶解剂,将微晶纤维素通过溶解、乳化、固化等步骤,最终将微晶纤维素制备成为纤维素小球。通过不同的胺基试剂对纤维素小球进行修饰,形成带有不同胺基结构的改性纤维素小球,最后采用化学固载的方法,将杂多酸固载到改性纤维素小球上。制备成功的4种纤维素基杂多酸催化剂,先后通过红外,X光衍射和扫描电镜进行分析,红外光谱和X光衍射的结果都显示固载后的纤维素小球上出现了杂多酸的特征峰,而通过扫描电镜的观测可以发现纤维素小球表面多了许多颗粒结构。最后通过电感耦合等离子体质谱的测定,发现固载后的4种改性纤维素小球上都有磷元素和钨元素被检测到,而且4种改性纤维素小球上杂多酸负载量与其所含胺基数量成正相关,4种改性纤维素小球固载化杂多酸含量分别为:CB-EDA-HPW 5.50%、CB-EDTA-HPW 12.19%、CB-TETA-HPW 16.17%、CB-(AST-HPW)n 40.93%。3.建立了在微波条件下纤维素基固载化杂多酸催化生物柴油的生产新工艺及动力学模型。本研究首先对4种纤维素小球固载杂多酸催化剂进行了筛选,分别将4种催化剂应用到文冠果种仁油制备生物柴油中,其中催化剂CB-(AST-HPW)n催化效果较好,远远高于其他3种催化剂。在优选完催化剂后,进一步将微波辅助生物柴油催化过程中的重要工艺参数进行了优化,其优化条件如下:反应温度:60 ℃醇油摩尔比:10:1催化剂用量:4%原料油质量催化剂重复使用次数:7次在最优的催化条件下,生物柴油的转化率可达96%以上。本研究同时对CB-(AST-HPW)n催化文冠果种仁油转化生物柴油的动力学进行了研究,经过化学反应动力学推导并结合试验数据计算,发现生物柴油转化率Y与反应时间t存在Ln(l-Y)=kt的函数关系,且该反应属于一级反应。通过使用阿累尼乌斯方程对反应活化能进行计算,得到在微波辅助的条件下反应活化能为14.68 KJ/mol。从动力学的研究中还可以发现在催化过程中,当反应时间达到40 min的时候,催化效率达到最高,延长催化时间对生物柴油转化率的并没有明显的提升,因此选择40 min为最佳反应时间。4.生物柴油样品的成分分析及理化性质测定在对文冠果种仁油进行催化后,采用GC-MS的检测方法对生物柴油样品的成分进行了分析,分析总共得到六种主要成分,分别为棕榈酸甲酯、亚油酸甲酯、油酸甲酯、硬酯酸甲酯、二十碳烯酸甲酯、二十二碳烯酸甲酯,其含量分别为5.59%、44.34%、28.76%、2.18%、9.95%4.28%,符合生物柴油标准。另外,在研究中还对制备的生物柴油产品主要的性能指标进行了测定,其主要理化性质指标为:密度运动粘度(4.4 mm2/s)、闪点(165℃)、酸值(0.07mgKOH/g)、硫含量(0.04%)、残炭量(0.02%)和十六烷值(56.1)。结果表明,由本研究制备的生物柴油产品其性质达到了生物柴油的质量标准,具有良好的品质。综上所述,本研究创新性地构建了纤维素基固载杂多酸催化剂体系,该体系具有绿色环保、价格低廉、催化效率高等特点,可实现催化剂的快速回收和重复利用,对文冠果种仁油转化生物柴油具有良好的催化效果。纤维素固载化杂多酸催化剂可以代替传统的酸碱催化剂应用到生物柴油催化中,本研究的结果对于生物柴油的应用与发展具有重要的指导意义,同时也为杂多酸的新型固载生物材料研究提供了新的思路和研究基础。