112 協同微波 - 超聲輻照對豆油的酯交換反應

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這篇由浙江工業(yè)大學等的研究學者完成，討論協同微波 - 超聲輻照對豆油的酯交換反應的論文，發(fā)表在二區(qū)重要期刊《Ultrasonics Sonochemistry》，影響因子：6.012。

近年來，微波化學儀器用于材料合成的研究工作已經成為科學研究的熱門方向，受到廣大學者的極大關注！

摘要

微波和超聲已被證明是油酯交換的杰出工藝強化技術。根據其作用機理，同時效應比單獨微波或超聲更能帶來更好的增強效果。因此，本研究旨在探討微波超聲協同輔助下，KOH催化大豆油與甲醇酯交換反應中的重要影響因素及其適宜水平，論證了CAMU在石油酯交換反應中應用的可行性。

當甲醇、大豆油和KOH的用量分別為15.4g、34.7g(甲醇：油摩爾比為12：1)和1g時，微波功率為700 W、超聲模式為800 W、反應溫度為800 W、反應溫度為1：0、反應溫度為65?、反應時間為6 min。酯交換反應的收率為98.0%，是所有結果中收率最高的；而用600 W微波加攪拌代替CAMU，產率僅為57.4%。與其他反應技術相比，采用新的表面活性劑進行酯交換反應具有明顯的優(yōu)勢。

此外，通過對不同微波操作時間下酯交換反應過程中的實時溫度和微波功率的變化進行監(jiān)測，并對相應的產率進行比較，證明微波輔助酯交換反應加速的主要原因是微波輻射引起的反應物的極化和進一步活化，而不是快速加熱的因素。

詳情

結論

本研究報告了用CAU進行大豆油酯交換反應。微波和超聲功率、甲醇-油摩爾比和催化劑等重要參數研究了酯交換的量。CAU對傳統(tǒng)的酯交換技術具有明顯的優(yōu)勢。結果表明存在交互作用尤其對于微波和超聲功率，它們對FAME產率的影響。在中等超聲功率下，超聲模式1∶0優(yōu)于其它兩種模式。800W超聲功率，600-700W微波功率，12∶1甲醇-油摩爾比，3wt.KOH量的％是主要參數的合適水平。在超聲波功率800W、微波功率700W、反應溫度65℃、反應時間6min、超聲波方式1∶0的條件下，獲得了98.0%的最高FAME產率。此外，通過在反應器中使用監(jiān)控子組件，還探索了在酯交換反應期間的溫度和實時微波功率的變化。微波輔助酯交換反應加速的主要原因是微波輻射引起的反應物的極化和進一步活化。簡言之，該研究成功地證明了通過應用CAMU，大豆油與甲醇的酯交換的可行性。新的CAMU在酯交換效率方面具有顯著的優(yōu)勢。本研究不僅發(fā)現了酯交換反應的重要因素，而且嘗試建立了一種新的實驗模式，同時監(jiān)測了溫度和實時微波功率，并用于分析它們的關系和微觀過程。這樣的實驗可用于該領域的實際生產研究，因為目前工業(yè)規(guī)模的大多數微波反應器沒有自動溫度監(jiān)測，功率調節(jié)功能。因此，為探索不同參數設置下的溫度和微波功率的實時變化，有利于提供對溫度和微波功率的實時變化。在工業(yè)生產中設置微波反應器。由于在酯交換中微波和超聲之間的強相互作用已經被證明，因此最佳的通過單因素或雙因素實驗確定的條件不等于全局最優(yōu)條件。今后的工作應集中在不同微波功率下的產量變化和從節(jié)能角度出發(fā)的各種微波操作時間。此外，還應強調多因素實驗或組合優(yōu)化，因為應用CAMU的FAME產量仍有可能進一步提升。

祥鵠儀器在本論文中的使用過程

祥鵠微波超聲儀與計算機控制的合成溶劑萃取系統(tǒng)(XH-300A)相結合，尺寸為450 cm×670 cm×650 cm，購自北京祥鵠科技發(fā)展有限公司(北京)。在該反應器中，超聲波喇叭表面有一種特殊的熔覆材料，以防止電弧的形成。超聲波喇叭可產生頻率為25 kHz的超聲波。