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恒久的にエステル交換触媒活性を発現する新規なアルコキシド型アニオン樹脂の作製

一种永久表现出酯交换催化活性的新型醇盐型阴离子树脂的制备

基本信息

批准号：
20656128
负责人：
米本年邦
金额：
$ 2.24万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
财政年份：
2008
资助国家：
日本
起止时间：
2008 至 2009
项目状态：
已结题

项目摘要

環境調和型軽油代替燃料バイオディーゼルとなる脂肪酸エステルは、動植物油の主成分であるトリグリセリドとメタノールのエステル交換反応により合成される。研究代表者は、現行プロセスで用いられる均相塩基触媒の代替として、石ケンを副生せず分離が容易な固体触媒であるOH型陰イオン交換樹脂を提案している。この触媒は、樹脂の活性部位OH基とトリグリセリドの脂肪酸基とのイオン交換による活性消失が併発するため、定期的な再生操作が必要であった。本研究では、活性消失反応を生じない樹脂として、新たに活性部位が反応中間体であるメトキシド型樹脂を作製する。この樹脂を用いて回分エステル交換実験を行い、触媒活性保持に及ぼす置換基の影響や水の影響を検討した。回分実験はトリオレインとメタノールのモル比をエステル交換の化学量論比である1:3とした反応液にメトキシド型樹脂を加え、50℃、150spmで振盪して行った。24時間後、樹脂を回収してメタノールで洗浄した後、新たな反応液に加えることで繰り返しエステル交換実験を行った。まず、メトキシド型とした樹脂を用いた1回目の回分実験では、速やかに脂肪酸メチルエステル(FAME)が生成した。これより、メトキシド型樹脂が調製できており、メトキシド基の触媒作用によってエステル交換反応が進行していることを確認できた。しかし、メトキシド型樹脂をそのまま繰り返し使用した実験では、ほとんどFAMEが生成せず、触媒活性が消失していることがわかった。反応系に水が存在すると、樹脂のメトキシド基がOH基に変わり、OH型と同様の活性消失反応が生じると考えられる。そこで、脱水メタノールを用いて樹脂や反応液の調製を行ったところ、FAME生成量が増大した。これより水を取り除くことでメトキシド型樹脂の触媒活性が向上したと考えられる。

Environmentally-compatible oils replace fuels by fatty acids, and are synthesized from the main components of animal and vegetable oils. The representative of the research team proposed to replace the homogeneous phase catalyst with the solid phase catalyst and to separate the by-product easily. The catalyst is a catalyst, the active site OH group of the resin is removed, the fatty acid group is exchanged, the activity disappears, and the periodic regeneration operation is necessary. In this study, the active site of a new type of resin was synthesized. The effect of catalyst exchange, catalyst activity retention, and water on the performance of the resin was investigated. The chemical ratio of the reaction mixture was 1:3 and the reaction mixture was heated at 50℃ and 150 rpm. After 24 hours, the resin is returned to the original state, and the new reaction solution is added to the original state. A fatty acid derivative (FAME) is produced in the presence of a fatty acid derivative. The reaction of the resin to the catalyst is confirmed. The use of the resin in the production of the catalyst activity has been reduced. The presence of water in the reaction system, the change of OH group in the resin, the disappearance of OH group in the reaction system, and the formation of reaction system in the reaction system are examined. The amount of FAME produced increased with the addition of resin and solvent. The catalyst activity of the resin is increased.