Page 134 - 精细化工2019年第12期

第 36 卷第 12 期 精 细 化 工 Vol.36, No.12
2019 年 12 月 FINE CHEMICALS Dec. 2019

催化与分离提纯技术
制备方法对焙烧态水铝钙石催化性能的影响

周 喜，何 鹏，袁浩坤

（邵阳学院 食品与化学工程学院，湖南 邵阳 422000）

摘要：分别采用清洁法和共沉淀法合成水铝钙石，再经 400~800 ℃焙烧得到焙烧态水铝钙石催化剂。采用 BET、
XRD 和 CO 2 -TPD 分别表征其比表面积、晶体结构、表面碱强度和碱量，并将其应用于催化合成单硬脂酸甘油
酯（GMS）。其中，采用清洁法制备的焙烧态水铝钙石强碱中心的表面碱量相对较高，使其催化性能更优，且制
备工艺简单，原子利用率高。在 n(甘油)∶n(硬脂酸甲酯)=5.0∶1、催化剂质量分数 5%（以硬脂酸甲酯质量计）、
200 ℃和 5 h 的优化反应条件下，粗产物中 GMS 含量（高碘酸氧化法）高达 82.7%。
关键词：清洁制备；水铝钙石；焙烧；酯交换；单硬脂酸甘油酯；催化技术
中图分类号：TQ426 文献标识码：A 文章编号：1003-5214 (2019) 12-2462-06

Effect of Preparation Methods on Catalytic Performance of
Calcined Hydrocalumite

ZHOU Xi, HE Peng, YUAN Hao-kun
（School of Food and Chemical Engineering, Shaoyang University, Shaoyang 422000, Hunan, China）

Abstract: Hydrocalumite was synthesized by cleaning method and coprecipitation method, respectively,
and then calcined at 400~800 ℃ to obtain calcined hydrocalumite catalysts. Their surface area, crystal
structure, surface alkali strength and surface basicity were characterized by BET, XRD and CO 2-TPD.
Subsequently, and the samples were applied to the catalytic synthesis of glycerol monostearate (GMS).
Among these samples, the calcined hydrocalumite prepared by clean method had a relatively high surface
basicity on the strong base center, which had better catalytic performance, simple preparation process and
high atomic utilization rate. Under the optimized reaction conditions of n (glycerol): n (methyl stearate) =
5.0∶1, catalyst dosage 5% (based on the mass of methyl stearate), reaction temperature 200 ℃ and
reaction time 5 h, the GMS content (periodic acid oxidation method) in the crude product was as high as
82.7%.
Key words: clean preparation; hydrocalumite; calcination; transesterification; glycerol monostearate; catalysis
technology

单硬脂酸甘油酯，简称单甘酯（GMS），是一 主要采用氢氧化钠或氢氧化钾等均相碱催化剂，其
种性能优异的表面活性剂，可起乳化、消泡、润滑 催化活性较高，但 GMS 的选择性较低，且催化剂难
等作用，广泛应用于塑料加工、食品、化妆品等领 分离，后期需要额外加入无机酸以中和碱催化剂，
域 [1-2] 。 造成废水排放 [13-14] 。近年来，文献报道了用于合成
GMS 合成方法分为酯化法 [3-4] 、碳酸甘油酯 GMS 的系列固体碱催化剂以解决上述问题。陆振民
[9]
法 [5-6] 、缩水甘油法 [7-8] 、基团保护法 、环氧氯丙烷 等 [15] 以 Ca(OH) 2 为催化剂，在 230 ℃下反应 45 min，
法 [10] 和酯交换法 [11-12] 等。其中，硬脂酸甲酯与甘油 粗产品中 GMS 的含量仅为 46.0%。肖国民等 [16] 公布
酯交换制备 GMS 的方法具有成本较低、原料来源可 了带有磁性核壳结构的水滑石类催化剂，其结构简
–
靠、工艺操作相对简单等特点。在工业合成过程中， 式为[Mg 3Al(OH) 2][OH ] 7·9H 2O，该催化剂在 180 ℃

收稿日期：2019-03-06; 定用日期：2019-06-24; DOI: 10.13550/j.jxhg.20190173
基金项目：湖南省自然科学基金（2018JJ3475）；邵阳学院研究生科研创新项目（CX2017SY010）
作者简介：周 喜（1984—），男，博士，副教授，E-mail：z_zhouxi@163.com。