生物柴油是指以动植物油脂和工程微藻等生物质为原料制成的可再生新型燃料。生物柴油为可再生能源,具有良好的生物降解性,抗爆性好,储存、运输、使用安全等优点,作为一种环境友好的新型燃料,发展潜力巨大,已引起广泛关注。与传统的均相催化酯交换制备生物柴油的方法相比,非均相催化反应条件温和,环境污染小、产物分离简单。本文研究了固体碱催化剂的制备与表征,对固体碱催化棉籽油制备生物柴油的工艺进行了探讨。主要结论如下:　　 (1)以棉籽油催化生物柴油转化率为指标,通过试验不同的活性成分和载体,筛选出Na3PO4/MgO负载型固体碱催化剂。通过单因素和正交试验,确定催化剂的最佳制备工艺为:Na3PO4负载量32％,焙烧温度600℃,焙烧时间3 h,共混温度70℃。　　 (2)采用X射线衍射法、红外分析、热重分析法、扫描电镜对催化剂进行表征。表征结果显示,制备的负载型催化剂的活性成分为Na3PO4,焙烧过程并未形成新的键或基团;催化剂的活性与Na3PO4的晶相变化有关,其中正交晶系的Na3PO4活性较强。　　 (3)以棉籽油为原料,脂肪酸甲酯转化率为指标,Na3PO4/MgO固体碱为催化剂进行酯交换,研究反应时间、反应温度、醇油摩尔比及催化剂用量对生物柴油转化率的影响。单因素试验结果得出的较好的反应条件为:反应时间2.5 h,反应温度70℃,醇油摩尔比15:1,催化剂用量为棉籽油质量的5％。　　 (4)采用4因素5水平的中心组合设计,运用响应面法对Na3PO4/MgO催化剂催化棉籽油制备生物柴油的工艺进行优化,建立数学回归模型,并绘制响应曲面图,考察反应时间、反应温度、醇油摩尔比、催化剂用量四个因素对转化率的影响。结果表明,四个因素对转化率的影响均极显著,交互项温度×时间,时间×催化剂用量极显著,温度×醇油摩尔比、时间×醇油摩尔比显著。所得回归方程达显著水平,拟合情况良好;模型预测最佳反应条件为:反应时间3 h,反应温度71℃,醇油摩尔比15:1,催化剂用量5.5％,转化率达到96.32％。　　 (5)考察催化剂的适用范围、稳定性及使用前的保存方法,并通过研究反应体系中各成分对其活性的影响,分析催化剂在使用过程中的失活原因及复活方法。研究结果表明,Na3PO4/MgO催化剂具有较好的抗水性,但对原料中存在的游离脂肪酸较为敏感,长期保存时应隔绝空气。催化剂失活的可能原因是积碳及活性成分流失。