随着化石燃料的不断消耗和环境的日益恶化,生物柴油作为可再生的清洁替代能源而备受关注。本研究立足于我国丰富的地沟油资源,将磁学与细胞固定化技术相结合,制备了一种特殊的磁性全细胞催化剂,并在自主设计的新型磁流化床反应装置中将地沟油转化为生物柴油。该方法克服了化学催化法能耗高、环境污染严重,以及脂肪酶催化法工艺复杂、成本高等缺点,具有工业化应用的潜力。借助超声分散技术,并通过在合成过程中添加聚乙二醇和油酸等手段,制备出一种分散性好、稳定性高、生物相容性好的Fe3O4磁性纳米颗粒。再利用复合载体间性能互补的思想,将该Fe3O4磁性纳米颗粒与有机高分子载体相结合,实现产酶细胞的固定化,制备出一种适应性强、酶活性较高的磁性全细胞催化剂,并通过磁性能分析发现该催化剂具有典型的超顺磁性,易于分离回收。初期实验选取较纯净的油脂（豆油）作为原料,在恒温摇床中进行催化反应,48 h后生物柴油的产率为90.5%,重复使用10次后产率保持在85.3%左右。这表明该催化剂对豆油具有良好的催化能力,可以进一步考虑催化成分复杂的地沟油。然后将地沟油进行预处理,利用该催化剂在恒温摇床中进行转酯化反应,48h后生物柴油的产率约为87.0%,重复利用10次后产率保持在79.2%。这说明该催化剂能够有效的催化地沟油的转化反应,也具有一定的重复利用性。为了进一步提高产率和实现操作的可控性,将电磁技术与流态化技术相结合,设计了一种新型磁流化床反应装置。在醇油比为4:1,磁场强度为140 Oe,催化剂用量为9 wt.%,流速为20 m L/min等反应条件下,利用磁性全细胞催化剂在此装置中转化地沟油,48 h后生物柴油的产率提高到91.0%,重复利用10次后产率仍为86.9%。同时采用无磁性的全细胞催化剂进行对照实验,重复利用10次后产率仅为69.5%,这说明该装置中外加磁场可辅助控制磁性全细胞催化剂的运动,减少内部产酶细胞的流失,有效保持其催化活性。根据响应面优化法,获得最优的磁流化床工艺条件,即醇油比为3.74:1、磁场强度为136.63 Oe、催化剂用量为10.21 wt.%、流速为16.97 m L/min。在上述最优条件下进行转酯化反应,48 h后获得的生物柴油实际产率为91.8%,与理论分析值92.0%基本吻合。因此,采用此响应面分析法获得的磁流化床最优工艺条件比较准确、可靠。本研究所得结论为进一步工业化应用提供了基础依据。