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離子交換法催化劑
發布時間：2022-01-23 08:03:02㈠ 酯交換反應的催化劑
在鹼性催化劑催化的酯交換反應中，真正起活性作用的是甲氧陰離子，如下圖所示。甲氧陰離子攻擊甘油三酯的羰基碳原子，形成一個四面體結構的中間體，然後這個中間體分解成一個脂肪酸甲酯和一個甘油二酯陰離子，這個陰離子與甲醇反應生成一個甲氧陰離子和一個甘油二酯分子，後者會進一步轉化成甘油單酯，然後轉化成甘油。所生成的甲氧陰離子又循環進行下一個的催化反應。
鹼性催化劑是目前酯交換反應使用最廣泛的催化劑。使用鹼性催化劑的優點是反應條件溫和、反應速度快。有學者估計，使用鹼催化劑的酯交換反應速度是使用同當量酸催化劑的4000倍。鹼催化的酯交換反應甲醇用量遠比酸催化的低，因此工業反應器可以大大縮小。另外，鹼性催化劑的腐蝕性比酸性催化劑弱很多，在工業上可以用價廉的碳鋼反應器。除了上述優點外，使用鹼性催化劑還有以下缺點：鹼性催化劑對游離脂肪酸比較敏感，因此油脂原料的酸值要求比較高。對於高酸值的原料，比如一些廢棄油脂，需要經過脫酸或預酯化後才能進行鹼催化的酯交換反應。 已經工業化的鹼性催化劑主要有兩類：易溶於甲醇的KOH、NaOH、NaOCH3等催化的液相反應，以及固體鹼催化的多相反應。 絕大多數的生物柴油工業生產裝置都採用液相催化劑，用量為油重的0.5～2.0%。甲醇鈉與氫氧化鈉（或鉀）用作酯交換催化劑時還有所不同。當使用甲醇鈉為催化劑時，原料必須經嚴格精製，少量的游離水或脂肪酸都影響甲醇鈉的催化活性，國外工藝中要求兩者的含量都不超過0.1%；但其產物中皂的含量很少，有利於甘油的沉降分離及提高生物柴油收率。而氫氧化鈉（或鉀）為催化劑對原料的要求相對不嚴格，原料中可含少量的水和游離脂肪酸，但這會導致生成較多的脂肪皂，影響甘油的沉降分離速度，同時會導致甘油相中溶解較多的甲酯，從而降低生物柴油的收率。一般說來，以氫氧化鈉（或鉀）為催化劑，油脂原料的酸值不要超過2 mg KOH/g，催化劑的用量為油脂重量的0.5～2.0%。即使油脂原料的酸值較高，超過2 mg KOH/g，理論上還可以使用氫氧化鈉（或鉀）催化劑，但需要加入過量的催化劑以中和游離脂肪酸。這種條件下皂的生成量高，甘油沉降分離困難，且甘油相中溶解的甲酯量較高，因此不宜採取。對於氫氧化鈉和氫氧化鉀，當用作酯交換催化劑時也有所不同。
1）在對粗產物進行沉降分離過程中，催化劑主要存在於甘油相中。由於KOH的分子量大於NaOH，因此會提高甘油相的密度，加速甘油相的沉降分離。
2）使用KOH為催化劑皂的生成量要比使用NaOH時少，這會減少甲酯在甘油相中的溶解。國外一項研究表明，以KOH為催化劑催化葵花籽油酯交換，分離後的甘油相中，甲酯的摩爾含量為3%，而以NaOH為催化劑時的摩爾含量為6%。
3）以KOH為催化劑，產物用磷酸中和可生成磷酸二氫鉀，這是一種優質肥料，不僅可以減少廢物的排放，同時還會增加經濟效益。與其相比，鈉鹽只能作為廢物處理。NaOH為催化劑的優點是其價格便宜。
除此之外，國內外還在開發有機鹼催化劑，比如胺類等。當以有機胺為催化劑時，在常壓低溫下經過6~10h的反應，可以達到比較高的轉化率，但產物中甘油單酯和二酯的含量很高，而甘油的量很低，難以工業應用；當提高反應壓力和溫度時，反應過程中又有可能生成醯胺，降低產品質量。因此，以有機鹼為酯交換催化劑還需要有做大量的研究工作來證明其可行性。
固體鹼催化劑最近幾年正在工業化。與液鹼催化劑相比，使用固體催化劑可以大大提高甘油相的純度，降低甘油精製的成本，「三廢」排放少，產物不含皂，提高生物柴油收率；但反應速度慢，需要較高的溫度和壓力，較高的醇油比，且對游離脂肪酸和水比較敏感，原料需嚴格精製。法國石油研究院開發的Esterfip-H工藝是第一個將固體鹼為催化劑成功應用於工業生成的生物柴油生成工藝，其催化劑是具有尖晶石結構的雙金屬氧化物，已經建成16萬噸/年的生成裝置。另外，德國波鴻的魯爾大學也開發了一種固體鹼催化劑，這種固體鹼催化劑是一種氨基酸的金屬絡合物，催化酯交換反應的溫度為125℃，高於液鹼催化劑的反應溫度（60℃左右）。將建設1噸/小時的工業示範裝置。日本正在開發強鹼性陰離子樹脂催化劑，已取得很大進展。不過陰離子樹脂只能在低溫（60℃以下）操作，否則很快失活，而低溫下酯交換活性又比較低，所以限制了其工業應用。由於樹脂容易再生，因此若將來能開發出耐高溫的強鹼性樹脂，則具有一定的工業化前景。除此之外，國內外正在開發的固體鹼催化劑還包括粘土、分子篩、復合氧化物、碳酸鹽以及負載型鹼（土）金屬氧化物等。 酸催化酯交換的反應機理如下圖所示。質子先與甘油三酯的羰基結合，形成碳陽離子中間體。親質子的甲醇與碳陽離子結合並形成四面體結構的中間體，然後這個中間體分解成甲酯和甘油二酯，並產生質子催化下一輪反應。甘油二酯及甘油單酯也按這個過程反應。
與鹼催化相比，酸性催化劑可以加工高酸值原料，因為在酸性催化劑存在下，游離脂肪酸會與甲醇發生酯化反應生成甲酯。因此酸性催化劑非常適合加工高酸值的油脂。另外，對於長鏈或含有支鏈的脂肪醇與油脂的酯交換，一般也用酸性催化劑。但是，酸催化酯交換的反應速度非常慢，且需要比較高的反應溫度和醇油比。在酸催化反應中，如反應溫度較高，可能副反應，生成副產物如二甲醚、甘油醚等。另外，在酸催化中，水對催化劑活性的影響非常大。據報道，硫酸催化大豆油與甲醇酯交換的反應中，若大豆油中加入0.5%的水，則酯交換轉化率由95%降到90%。如果加入5%的水，則轉化率僅為5.6%。在酯交換過程中生成的碳陽離子容易與水反應生成碳酸，從而降低生物柴油收率。當油脂中游離脂肪酸含量高時應注意這一問題，因為酸性催化劑會催化游離脂肪酸與甲醇酯化，從而產生一定量的水，影響反應進程，一步酯交換反應難以達到滿意的轉化率。以高酸值的油脂如廢棄油脂為原料時，為了避免產生的水的影響，工業上常常採用邊反應邊脫水的方法，或採用間歇操作，把水分出去後再補充甲醇繼續反應。
在工業應用中，最常用的酸性催化劑是濃硫酸和磺酸或其混合物。兩者相比，硫酸價格便宜，吸水性強，這有利於脫除酯化反應生成的水，缺點是腐蝕性強，且較容易與碳碳雙鍵反應，導致產物的顏色較深。磺酸催化劑的催化活性比硫酸弱，但在生成過程中產生的問題少，且不攻擊碳碳雙鍵。
強酸型陽離子交換樹脂和磷酸鹽是兩種典型的酯交換酸性固體酸催化劑，但它們都需要比較高的反應溫度和較長的反應時間，且酯交換的轉化率比較低，使用說明短，因此限制了工業應用。其它固體酸催化劑如硫酸鋯、硫酸錫、氧化鋯及鎢酸鋯等也有人在研究。
另外，據2005年11月的Nature報道，日本東京工業大學正在開發從天然有機物如糖、澱粉、纖維素等生產固體酸催化劑。其制備方法是先把有機物如葡萄糖、蔗糖在低溫（>300℃）下進行不完全碳化，然後進行磺化反應，引進磺酸基，得到磺化的非定形碳催化劑。此種催化劑具有價格便宜、酯化活性高、使用壽命長的特點，但還沒發現用於酯交換反應方面的報道。
在國外的生物柴油生成裝置中，很少用酸催化的酯交換工藝。酸性催化劑主要被用來對酸值較高的油脂進行預酯化，然後再進行鹼催化的酯交換。我國現有的生物柴油廠主要以高酸值的廢棄油脂為原料，規模小，使用的催化劑大多是液體酸，也有少數開發使用固體酸。使用固體酸催化劑對高酸值的植物油進行預酯化，然後再用鹼催化酯交換制備生物柴油，是一條較好的工藝路線。
㈡ 請問化學有機合成中，一種簡稱為a70的離子交換型樹脂催化劑具體是什麼可用於催化酯類合成。急需，謝謝！
首先離子交換樹脂催化劑大部分都為黃色顆粒，能夠用於催化酯類合成的專也很多
另外屬a70應該是某個公司自己定的型號跟樹脂結構啊什麼之類的無關
就個人見到的跟強酸型的離子交換樹脂很像，密度不大，成濕狀用前需乾燥，黃色，密度不大
如果有更詳細的資料就好了
如果滿意請採納
㈢ 制備催化劑的方法有哪些
製造催化劑的每一種方法,實際上都是由一系列的操作單元組合而成.傳統的方法有機械混合法、沉澱法、浸漬法、溶液蒸干法、熱熔融法、浸溶法（瀝濾法）、離子交換法等,近十年來發展的新方法有化學鍵合法、纖維化法等
㈣ 化學常見催化劑有幾種
催化劑種類繁多，按狀態可分為液體催化劑和固體催化劑;按反應體系的相態分為均相催化劑和多相催化劑，均相催化劑有酸、鹼、可溶性過渡金屬化合物和過氧化物催化劑。
多相催化劑有固體酸催化劑、有機鹼催化劑、金屬催化劑、金屬氧化物催化劑、絡合物催化劑、稀土催化劑、分子篩催化劑、生物催化劑、納米催化劑等;按照反應類型又分為聚合、縮聚、酯化、縮醛化、加氫、脫氫、氧化、還原、烷基化、異構化等催化劑;按照作用大小還分為主催化劑和助催化劑。
因此，利用酶來分解衣物上的污漬的生物洗滌劑，在低溫下使用最有效。酶在生理學、醫學、農業、工業等方面，都有重大意義。當前，酶制劑的應用日益廣泛。
「化學常見催化劑有」氧：化錳MnO2、氧化鐵Fe2O3、氧化鈷CoO、氧化鎳NiO、氧化銅CuO、氧化亞銅Cu2O、氧化鋅ZnO
(4)離子交換法催化劑擴展閱讀：
【定義】
在化學反應里能改變反應物化學反應速率（提高或降低）而不改變化學平衡，且本身的質量和化學性質在化學反應前後都沒有發生改變的物質叫催化劑（固體催化劑也叫觸媒）。
【催化反應特徵】
催化反應有四個基本特徵，可以根據定義導出，對了解催化劑的功能很重要。
1、催化劑只能加速熱力學上可以進行的反應。要求開發新的化學反應催化劑時，首先要對反應進行熱力學分析，看它是否是熱力學上可行的反應。
2、催化劑只能加速反應趨於平衡，不能改變反應的平衡位置（平衡常數）。
3、催化劑對反應具有選擇性，當反應可能有一個以上不同方向時，催化劑僅加速其中一種，促進反應速率和選擇性是統一的。
4、催化劑的壽命。催化劑能改變化學反應速率，其自身並不進入反應，在理想情況下催化劑不為反應所改變。但在實際反應過程中，催化劑長期受熱和化學作用，也會發生一些不可擬的物理化學變化。
根據催化劑的定義和特徵分析，有三種重要的催化劑指標：活性、選擇性、穩定性。
【催化劑發現】
催化劑最早由瑞典化學家貝采里烏斯發現。100多年前，有個魔術「神杯」的故事。
有一天，瑞典化學家貝采里烏斯在化學實驗室忙碌地進行著實驗，傍晚，他的妻子瑪利亞准備了酒菜宴請親友，祝賀她的生日。貝采里烏斯沉浸在實驗中，把這件事全忘了，直到瑪麗亞把他從實驗室拉出來，他才恍然大悟，匆忙地趕回家。
一進屋，客人們紛紛舉杯向他祝賀，他顧不上洗手就接過一杯蜜桃酒一飲而盡。當他自己斟滿第二杯酒乾杯時，卻皺起眉頭喊道：「瑪利亞，你怎麼把醋拿給我喝！」瑪利亞和客人都愣住了。瑪麗亞仔細瞧著那瓶子，還倒出一杯來品嘗，一點兒都沒錯，確實是香醇的蜜桃酒啊！
貝采里烏斯隨手把自己倒的那杯酒遞過去，瑪麗亞喝了一口，幾乎全吐了出來，也說：「甜酒怎麼一下子變成醋酸啦？」客人們紛紛湊近來，觀察著，猜測著這「神杯」發生的怪事。
貝采里烏斯發現，原來酒杯里有少量黑色粉末。他瞧瞧自己的手，發現手上沾滿了在實驗室研磨白金時給沾上的鉑黑。他興奮地把那杯酸酒一飲而盡。
原來，把酒變成醋酸的魔力是來源於白金粉末，是它加快了乙醇（酒精）和空氣中的氧氣發生化學反應，生成了醋酸。後來，人們把這一作用叫做觸媒作用或催化作用，希臘語的意思是「解去束縛」。
1836年，他還在《物理學與化學年鑒》雜志上發表了一篇論文，首次提出化學反應中使用的「催化」與「催化劑」概念。
【催化劑組成】
絕大多數催化劑有三類可以區分的組分：活性組分、載體、助催化劑。
活性組分
活性組分是催化劑的主要成分，有時由一種物質組成，有時由多種物質組成。
載體
載體是催化活性組分的分散劑、黏合劑或支撐體，是負載活性組分的骨架。將活性組分、助催化劑組分負載於載體上所製得的催化劑成為負載型催化劑。
助催化劑
助催化劑是加入到催化劑中的少量物質，是催化劑的輔助成分，其本身沒有活性或者活性很小，但是它們加入到催化劑中後，可以改變催化劑的化學組成、化學結構、離子價態、酸鹼性、晶格結構、表面結構、孔結構、分散狀態、機械強度等，從而提高催化劑的活性、選擇性、穩定性和壽命。
【制備方法】
機械混合法、沉澱法、浸漬法、噴霧蒸干法、熱熔融法、浸溶法、離子交換法
㈤ 離子交換樹脂為什麼可以作為許多化學反應的催化劑
因為許多化學反應的催化劑是酸或者是鹼。而離子交換樹脂通常可以處理成酸型（陽離子樹脂）或者鹼型（陰離子樹脂）。
㈥ 簡述什麼是主催化劑，共催化劑和助催化劑
1、主催化劑 （活性組分）是起催化作用的根本性物質，沒有它，就不存在催化作 用。 主催化劑又稱活化組分，是多元催化劑中的主體，是必須具備的組分，沒有它就缺乏所需要的催化作用。
2、助催化劑是用來輔助的物質，比如說石油中的催化劑是要用其他材料承載的。 助催化劑是催化劑中具有提高主催化劑活性、選擇性，改善催化劑的耐熱性、 抗毒性、機械強度和壽命等性能的組分。
3、共催化劑是能和主催化劑同時起作用的組分。
(6)離子交換法催化劑擴展閱讀：
催化劑主要用途：
1，在化工生產、科學家實驗和生命活動中，催化劑都大顯身手。例如，硫酸生產中要用五氧化二釩作催化劑。由氮氣跟氫氣合成氨氣，要用以鐵為主的多分組催化劑，提高反應速率。在煉油廠，催化劑更是少不了，選用不同的催化劑，就可以得到不同品質的汽油、煤油。
2，化工合成酸性和鹼性色可賽思催化劑。車尾氣中含有害的一氧化碳和一氧化氮，利用鉑等金屬作催化劑可以迅速將二者轉化為無害的二氧化碳和氮氣。酶是植物、動物和微生物產生的具有催化能力的蛋白質，生物體的化學反應幾乎都在酶的催化作用下進行，釀造業、制葯業等都要用催化劑催作。
3，催化劑可使化學反應物在不改變的情形下，經由只需較少活化能（activationenergy）的路徑來進行化學反應。而通常在這種能量下，分子不是無法完成化學反應，不然就是需要較長時間來完成化學反應。但在有催化劑的環境下，分子只需較少的能量即可完成化學反應。
㈦ 如何採用離子交換法制備芳烴異構化的H性分子篩催化劑
用酸浸泡即可，有的需加熱，看具體的分子篩和要酸化到什麼程度了。一般不用鹽酸硫酸，因為怕陰離子影響催化效果，可以用有機酸，燒燒就沒了。
㈧ 為回收利用廢釩催化劑(含有V 2 O 5 、VOSO 4 及不溶性殘渣），科研人員最新研製了一種離子交換法回收釩的
| （分）（1）3V 2 O 5 +10Al 6V+5Al 2 O 3 (2分) （2）①V 2 O 5 +SO 3 2- +4H + ＝2VO 2+ +SO 4 2- +2H 2 O(3分)（3）NH 4 ＋ ＋VO 3 － ＝NH 4 VO 3 ↓(2分) （4）91%(3分) （5）①VO 2 ＋ ＋2H ＋ ＋e － ＝VO 2 ＋ ＋H 2 O(2分) ②參與正極反應和通過交換膜定向移動使電流通過溶液(2分)； 2mol(2分) ㈨ 強酸性離子交換樹脂催化酯化反應的原理是什麼望指點，盡量詳細，謝謝
與使抄用普通的礦物質酸是一樣的，強酸性離子交換樹脂，一定要使用專用的催化劑型的樹脂，因為這還關繫到H離子的釋放速度，孔徑大小，交聯度等對反應的影響。例如生物柴油的催化可以用T-66MP,樟腦油的合成可以用T-63 ㈩ 為回收利用廢釩催化劑（含有V2O5、VOSO4及不溶性殘渣），科研人員最新研製了一種離子交換法回收釩的新工 （1）鋁與五氧化二釩反應生成釩與氧化鋁，反應方程式為3V2O5+10Al
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