2025年大学《资源化学》专业题库—— 新型生物源润滑油的研究与制备.docxVIP

2025年大学《资源化学》专业题库——新型生物源润滑油的研究与制备

考试时间：______分钟总分：______分姓名：______

一、简答题（每小题10分，共50分）

1.简述植物油和动物脂肪作为生物源润滑油原料的主要化学组成差异，并分析这些差异对润滑油基础油性质可能产生的影响。

2.比较酯交换法和直接酯化法在生物柴油制备（作为生物源润滑油前体）中的原理、反应条件及主要优缺点。

3.微生物转化法制备生物源润滑油具有哪些潜在优势？请结合微生物代谢途径简述其基本原理。

4.解释生物源润滑油氧化安定性较差的原因，并列举至少三种提高其氧化安定性的化学改性方法。

5.从资源化学的角度，论述发展生物源润滑油对于实现资源可持续利用和环境保护的意义。

二、论述题（每小题15分，共45分）

6.详细论述生物源润滑油（以植物油酯为例）在摩擦磨损性能方面的特点，并分析影响其润滑性能的关键因素。

7.选择一种你熟悉的生物源润滑油制备技术（如特定微生物发酵法、或某种改性方法），阐述其工艺流程，并分析该技术在资源利用效率、环境影响和产品性能方面可能存在的挑战及改进方向。

8.结合当前能源和环境形势，论述生物源润滑油产业面临的机遇与挑战，并展望其未来的发展方向和应用前景。

试卷答案

一、简答题（每小题10分，共50分）

1.答案：植物油主要含有甘油三酯，脂肪酸碳链长度和饱和度分布较广，通常含有较多的不饱和脂肪酸（尤其是顺式构型），且酯基结构相对单一。动物脂肪主要含有甘油三酯，但脂肪酸组成通常更接近饱和，且可能含有胆固醇等杂质。差异对性质的影响：植物油酯基较稳定，但顺式不饱和双键易氧化，导致氧化安定性相对较差；其粘度受脂肪酸碳链长度和不饱和度影响显著，常具有较高的粘度；冷凝点通常较高。动物脂肪酯化后，若脂肪酸链缩短或饱和度增加，氧化安定性可能有所改善，但粘度也可能降低。

解析思路：考察对生物源润滑油主要原料化学组成的掌握。需要区分植物油和动物脂肪在脂肪酸种类、碳链分布、不饱和度及杂质上的典型差异，并能将这些差异与基础油的粘度、氧化安定性、凝固点等关键性能指标联系起来。

2.答案：酯交换法原理：利用催化剂（如强碱或强酸）促进油脂（甘油三酯）与醇（如甲醇）发生酯基交换反应，生成脂肪酸酯（生物柴油）和甘油。反应条件：通常在较低温度（如室温至100°C）、常压或微正压下进行，需选择合适的催化剂和反应时间。优点：反应条件温和，催化剂选择范围广，技术相对成熟，可利用现有石油化工设备。缺点：催化剂可能影响产品纯度，反应选择性可能不高，能耗相对较高。直接酯化法原理：利用催化剂（通常是强酸）促进脂肪酸与醇直接发生酯化反应生成脂肪酸酯。反应条件：通常需要较高温度（如150-250°C）和压力，以克服酯化反应的平衡限制，并需不断移除生成的水以推动平衡。优点：可以直接利用游离脂肪酸或混合脂肪酸制备酯，产物纯度可能较高。缺点：反应条件苛刻，能耗高，催化剂腐蚀性强，易产生副反应。

解析思路：考察对两种核心制备技术的原理、条件及优缺点的比较。需要清晰阐述两种反应的化学本质区别，并能具体说明各自的操作条件、主要优点（如技术成熟度、适应性）和缺点（如能耗、催化剂影响、副反应）。

3.答案：潜在优势：原料来源广泛且可再生，环境友好；过程条件温和，能耗较低；可实现废弃物资源化利用；可能获得特定结构的润滑油组分。基本原理：利用选定的微生物（如酵母、细菌、真菌）在其代谢过程中，将碳水化合物（如葡萄糖、纤维素水解物）、脂类或蛋白质等底物，通过特定的酶促反应（如脂肪酶、酯酶、细胞色素P450酶系等），转化生成含有长链脂肪酸酯、含氮或含磷有机物等成分的生物润滑油前体或成品。例如，脂肪酸酯可以通过脂肪酶催化油脂水解后再酯化，或通过微生物脂肪酸合酶直接合成；含氮化合物（如乌头酸二酰胺）可通过氨基酸代谢途径合成。

解析思路：考察对微生物转化法的优势理解和基本原理掌握。需要从资源可再生性、环境友好性等角度阐述其优势，并能简述微生物利用酶或代谢途径将底物转化为润滑油组分的生物学基础。

4.答案：原因：植物油酯含有较多的顺式不饱和脂肪酸酯基，该双键容易发生自动氧化链式反应，导致分子链断裂、生成过氧化物，进而分解产生酸性物质和短链醛酮，使油品粘度增加、颜色变深、润滑性能下降。提高氧化安定性的化学改性方法：①添加抗氧剂（如酚类、胺类、脂环族抗氧剂）；②分子结构改性，如引入支链（如叔碳酸酯）、增加芳香环（如芳香酯）、饱和部分双键或进行异构化处理，破坏自由基链式反应；③酯交换或酸催化醇解，改变脂肪酸链长度和饱和度分布。

解析思路：考察对生物源润滑油氧化安定性差的根本原因（不饱和度）的理解，以及解决问题的策略。