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能源和环境问题是当今社会面临的两大问题，给人类的生产和生活带来了巨大的危机和挑战，解决这类问题也成了当今的主要任务之一。生物柴油作为一种绿色，可再生的新型能源，为解决环境和能源问题提供了新的方法。酯化工艺作为生物柴油常用的生产工艺，选择合适的催化剂将决定着酯化反应的产率。膜反应器能够将反应与分离进行耦合，促进反应向正方向进行，提高酯化产率。因此可以将膜反应器应用到生物柴油生产中，开发出生物柴油生产新技术。 首先，通过两步法合成三种可聚合酸性离子液体催化剂，热重分析表明合成的离子液体热分解温度均在200℃以上，具有很好的热稳定性。通过比较酯化与酯交换反应，得出离子液体对于酯化反应具有更好的催化效果，因此以油酸和甲醇的酯化反应为研究，在酯化条件为:醇油摩尔比6∶1，温度65℃，催化剂量5 wt.％，最终酯化产率可达到70％以上，均高于浓硫酸的催化反应。同时对不同离子液体结构进行分析，发现阴阳离子组成对离子液体的热稳定性和催化性能具有一定的影响。 但是对于离子液体，在使用过程中仍然存在着产物难分离，价格昂贵等缺点，对离子液体进行固载并制备固体催化剂是一个有效的解决方法。选择凹土为载体，先以硅烷偶联剂KH570为改性剂对凹土进行表面改性，然后进行离子液体固载。实验主要考察了不同的固载条件对催化剂性能的影响，最终得到最优的催化剂固载条件:(1)离子液体与改性凹土的质量比例mILs∶ mOATP为2∶1，(2)固载温度为60℃，(3)固载反应时间为30h，(4)引发剂用量为总反应物质量的5％。并以该条件下制得的固载离子液体为催化剂，对酯化条件进行了优化，同样得出最优酯化条件:(a)酯化反应时间7h，(b)酯化反应温度75℃，(c)醇油摩尔比为10∶1，(d)催化剂用量为0.7 g（醇油总量12.3 g)。催化剂稳定性实验表明，制得的催化剂具有一定的催化稳定性，重复使用6次以后酯化产率仍保持在22％以上。 最后，以固载催化剂为无机添加剂，制备了聚乙烯醇(PVA)杂化膜，并以乙醇-水为分离体系，对膜的渗透汽化性能进行了考察。实验结果表明，随着原料液中乙醇浓度的增大，所有膜的渗透通量都呈下降趋势，而膜的分离因子出现轻微增加。温度对膜也具有较大的影响，随着温度的升高，膜的通量都呈上升趋势，分离因子随着温度升高稍有降低。温度对膜的稳定性也有影响，对于乙醇含量为20％的原料液，温度大于60℃时膜会溶解，而对于乙醇含量为80％的料液，进料温度可以达到70℃以上，膜仍保持较好的完整性。膜的催化实验说明，杂化膜在催化生物柴油过程中具有一定的催化性能，为膜反应器的设计奠定了基础。