生物柴油是一种环境友好、能直接应用于现有柴油机的可再生的生物质燃料,是化石燃料的理想替代品。制备生物柴油的原料是各种动植物油脂,我国食用油脂很大一部分需要进口,不可能用可食用的动植物油来生产生物柴油。但餐饮废油(Waste cooking oil,WCO)产量很大,将其转化为生物柴油不仅能化废为宝,并且能降低其重上餐桌的风险。因此,以廉价的WCO为原料经甲酯化制备生物柴油具有重要的实用价值。但是餐饮废油来源复杂、成分多样,特别是含有较多的游离脂肪酸和水分。这种原料制生物柴油,用碱催化一步法会发生严重的皂化反应影响生物柴油的生成,用酸催化一步法反应速度太慢、反应时间太长,而用酸碱两步法工艺路线长,成本高。所以用传统的技术处理WCO不能获得满意的效果,需要研究适用于以WCO和甲醇为原料制生物柴油的经济可行的新工艺。本文研究了以浓硫酸和对甲苯磺酸(PTSA)为催化剂,将餐饮废油一步法转化为生物柴油的工艺,考查了各种因素的影响。根据物理化学原理,温度每升高10℃,反应速度增加2~4倍,所以升高温度是提高反应速度的可行途径。为了使制生物柴油反应能在高于甲醇正常沸点的温度下进行,必须使反应在高于常压的条件下进行。用密闭的水热合成釜,实现了以硫酸、对甲苯磺酸等做催化剂,在一个反应器中将廉价的餐饮废油直接快速转化为生物柴油的目标。重点考察了反应温度、反应时间、催化剂用量和醇油比等因素对酯化和酯交换反应的影响。结果表明,升高温度能显著提高酸催化制生物柴油的反应速度、缩短反应时间、强化反应过程、简化工艺流程,且适用于各种含酸的废弃原料。以H2SO4为催化剂,该方法适宜的反应条件是:H2SO4用量2.0 wt%左右,醇油摩尔比8:1、反应温度120℃、反应120 min,反应压力0.65 MPa,当原料WCO的酸值为23.04 mg KOH/g时,生物柴油收率最高达到89.8%。该反应表现为二级反应,表观活化能49.67 k J/mol。以PTSA为催化剂,WCO与甲醇反应制生物柴油反应过程为二级反应,活化能Ea=52.83 k J/mol;适宜的反应条件是:催化剂用量3.0 wt%左右,醇油摩尔比10:1、反应温度140℃,反应120 min,生物柴油收率最高达到89.2%。该一步法制生物柴油技术对不同来源的WCO、棕仁油脱臭馏出物(KFAD),大豆油脱臭馏出物(SODD)等不同高酸值的低品位原料油均具有良好的适应性。该方法对原料要求低,适应性强,就能处理不同性质的低品位油料,这对于加工以餐饮废油为代表的来源广泛、性质多变的各类低值原料尤为重要。