用餐饮业废弃油脂制备生物柴油的研究.doc

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1、用餐饮业废弃油脂制备生物柴油的研究　　摘要：利用餐饮业废弃油脂在甲醇气相进料情况下合成生物柴油，研究了反应温度、醇油摩尔比、催化剂用量和反应时间的变化对合成生物柴油的影响。采用正交试验得出餐饮业废弃油脂酯交换的最佳反应条件为反应温度95℃，醇油摩尔比２０∶１，催化剂用量７％，反应时间１4ｈ，在此反应条件下生物柴油产率可达到９５％以上。　　关键词：生物柴油；餐饮业废弃油脂；酯交换反应；正交试验　　中图分类号：ＴＫ６文献标识码：Ａ文章编号：0439－８11405－1015-03　　　　StudyontheSynthesisofBiodieselfromWasteCooking

2、Oil　　　　ＬＩＹｉｎｇ，ＺＨＡＮＧＨａｎｇ，ＬＩＵＢａｏ－ｌｉ，ＺＨＡＮＧＭｉａｏ－ｍｉａｏ，ＷＵＨｏｎｇ－ｔｅ　　　　　　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂｉｏｄｉｅｓｅｌｗａｓｓｙｎｔｈｅｓｉｚｅｄｆｒｏｍｗａｓｔｅｃｏｏｋｉｎｇｏｉｌｗｉｔｈｇａｓｅｏｕｓｆｅｅｄｉｎｇｏｆｍｅｔｈａｎｏｌ．Ｔｈｅｅｆｆｅｃｔｓｏｆｒｅａｃｔｉｏｎｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ｍｅｔｈａｎｏｌ/ｏｉｌｍｏｌａｒｒａｔｉｏ，ａｍｏｕｎｔｏｆｃａｔａｌｙｓｔａｎｄｒｅａｃｔｉｏｎｔｉｍｅｗｅｒｅｓｔｕｄｉｅｄ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｏｒｔｈｏｇｏｎａｌｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ，ｔｈｅｏｐｔｉｍａｌｔｒ

3、ａｎｓｅｓｔｅｒｉｆｉｃａｔｉｏｎｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｆｏｒｗａｓｔｅｃｏｏｋｉｎｇｏｉｌｗｅｒｅｒｅａｃｔｉｏｎｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｔ９８℃，ｍｅｔｈａｎｏｌｔｏｏｉｌｒａｔｉｏ２０∶１，ｄｏｓａｇｅｏｆｃａｔａｌｙｓｔｗａｓ７％ｏｆｔｈｅｏｉｌｗｅｉｇｈｔａｎｄｒｅａｃｔｉｎｇｆｏｒ１4ｈ．Ｔｈｅｙｉｅｌｄｃｏｕｌｄｂｅｏｖｅｒ９５％ｕｎｄｅｒｔｈｅｓｅｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ．　　Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｂｉｏｄｉｅｓｅｌ；ｗａｓｔｅｃｏｏｋｉｎｇｏｉｌ；ｔｒａｎｓｅｓｔｅｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ；ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ　　　　生物柴油是目前全球解决能源危机

4、的热点研究方向之一［１］。生物柴油有很多优点，它的原料来自于生物质，均可再生［２］；它可以有效降低柴油机的排气污染物，尤其是有毒有机物、颗粒物和ＣＯ２等，对环境污染比柴油小［３］；它还可以直接用于现有的柴油发动机［４］等。从化学成分上讲，生物柴油是一系列长链脂肪酸甲酯［５］。　　目前，用餐饮业废弃油脂合成生物柴油的报道较多，例如姚亚光等［６］以浓硫酸为催化剂，用废弃油脂与甲醇反应，合成生物柴油产率达到８０％；韩秀丽等［７］在碱性催化剂作用下，用废弃油脂与乙醇反应合成生物柴油，得到的产率最高为９１．４％。　　本试验针对回收的餐饮业废弃油脂，拟以AR级浓硫酸为催化剂，并采用甲

5、醇气相进料的方式，探讨其最佳反应条件，变废为宝，为其日后工业化生产提供依据。　　１材料与方法　　１．１主要试剂与仪器　　ＡＲ级浓硫酸、ＡＲ级甲醇、ＡＲ级无水乙醇、ＨＨ－４数显恒温水浴锅、ＤＷ－３型数显电动搅拌器。　　１．２原料油的收集与预处理　　餐饮业废弃油脂收集自长江大学周边餐馆，其预处理流程见图１。　　１．３原料油的分析　　根据ＧＢ／Ｔ５５３０―１９９８方法测定预处理后的餐饮油的酸值为４．５０３６ｍｇ／ｇ。根据ＧＢ／Ｔ５５３４　　―１９９５方法测得试验所用餐饮油的皂化值为１５８．３９ｍｇ／ｇ。根据公式Ｍ＝５６．１×１０００×３／皂化值，式中Ｍ为餐饮油的平均摩尔质量；５

6、６．１ｇ／ｍｏｌ为ＫＯＨ的摩尔质量。计算得餐饮油的平均摩尔质量约为１０６３ｇ／ｍｏｌ。　　１．４试验步骤　　将处理好的餐饮油和催化剂按一定比例依次放入装有搅拌器和冷凝管的三口烧瓶中，用电加热套加热，将甲醇在圆底烧瓶中置于恒温水浴加热汽化，用玻璃管通入三口烧瓶底，加热反应，完毕，冷却，静置分层，用分液漏斗分离，下层为黄色甘油，上层为黄棕色粗生物柴油，取上层粗酯相，用７０～８０℃水在分液漏斗中洗涤，静置分层分液，取上层液，加活性炭脱色，得黄棕色生物柴油产品，称重，计算产率。反应装置见图２。　　１．５产率计算　　生物柴油的产率的计算式为：产率＝生物柴油的质量／原料油的质量。　　

7、２结果与分析　　２．１单因素对生物柴油产率的影响　　２．１．１反应温度对生物柴油产率的影响反应温度是影响化学反应进程的重要因素，为了加快反应速率，取水浴温度分别为９０、９５、９８、１００和１０２℃。而甲醇的沸点为６４．７℃，一次性将物料混合均匀会使反应器内的实际温度达不到试验设计的温度。先将甲醇汽化，再以鼓泡的方式进入反应器与油脂酯交换则可以很好地解决这个问题。反应温度高于沸点虽然使甲醇挥发至气相中，但是酯交换反应率随着温度的升高而升高，这是由于随着温度的升高，反应物的活性增大，反应速度加快，而且多余的甲醇可做带水剂将反应产生