【正文】 反應(yīng)正向移動，從而促進(jìn)水解反應(yīng)的進(jìn)行。同時，水是反應(yīng)副產(chǎn)物甘油的良好溶劑，加大水用量可以使反應(yīng)產(chǎn)物濃度下降，同樣會使可逆反應(yīng)正向移動。但當(dāng)水用量從 15g增至 18 g時，水解率呈下降趨勢，這是由于過量的水會稀釋催化劑，而催化劑的濃度與對水解反應(yīng)的催化作用在一定范圍內(nèi)呈線性關(guān)系。同時，過量的水會降低設(shè)備利用率，使相同條件下的油水兩相混合不均勻，傳熱不均一，而且還會降低甘油濃度，增加回收甘油的困難。 所以水用量最佳值為 15 g。 反應(yīng)時間 t 對油脂水解率的影響 在大豆油 30 g、蒸餾水 15 g、 1羧甲基 3甲基咪唑四氟硼酸鹽 量 為 g、反應(yīng)溫度為 100 ℃ 的條件下反應(yīng) ， 水解率隨反應(yīng)時間 t的變化如圖所示。如圖 8所示： 酸性離子液體 催化 大豆油水解 制備混合脂肪酸的研究 18 05101520253 4 5 6 7反應(yīng)時間/h水解率/% 圖 8 反應(yīng)時間對水解率的影響 （ 1羧甲基 3甲基咪唑四氟硼酸鹽 ） 水解反應(yīng)開始時 ， 水在油脂中的溶解度低 ， 體系為非均相反應(yīng) ， 雖然催化劑的加入可以增加體系反應(yīng)的面積 ， 但是由于反應(yīng)所需要的活化能較高 ， 反應(yīng)誘導(dǎo)期較長。水解反應(yīng)在 4h以 內(nèi)速度較低 ， 隨著水解的進(jìn)行 ， 體系中的甘油二酯和甘油一酯增加 ， 水中油脂的溶解度也不斷增加 ， 水解速率明顯增快。由于油脂的水解反應(yīng)是一個可逆反應(yīng)，隨著脂肪酸和甘油濃度的增加 ， 最終水解和酯化速率接近 ， 反應(yīng)時間超過 6 h后 ， 水解速率增長較慢 ， 反應(yīng)體系趨于平衡。 正交試驗(yàn) 根據(jù)單因素結(jié)果，選擇合理的參數(shù)范圍，采用 L9(34)正交試驗(yàn)優(yōu)化工藝條件 ，見表 1， 四個因素分別為 反應(yīng)時間 （ A）、 溫度 （ B）、 催化劑用量 （ C）、 水用量 （ D），以廢棄油脂的水解率為評價指標(biāo)，通過 極差分析 （見表 2） ，明確影響水解率的因素的主次關(guān) 系，得到較適宜的制備工藝 。 表 2 因素與水平表 因素 水平 反應(yīng)時間 （ A） 溫度 （ B） 催化劑用量 （ C） 水用量 （ D） 1 2 3 5h 6h 7h 80 100 120 12 15 18 河南工業(yè)大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計（論文） 19 因素 編號 反應(yīng)時間 /h A 溫度 /℃ B 催化劑用量 /g C 水用量 /g D 水解率 /% 1 5 80 12 2 5 100 15 3 5 120 18 4 6 80 18 5 6 100 15 6 6 120 12 7 7 80 15 8 7 100 18 9 7 120 12 K1 K2 K3 k1 k1 K1 R 對正交試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行極差分析，結(jié)果表明，在所選擇的試驗(yàn)范圍內(nèi)，對 大豆 油脂水解效果的影響因素按主次順序排列為： 反應(yīng)溫度 水解時間 1羧甲基 3甲基咪唑四氟硼酸鹽 用量 水用量，通過對因素水平與考察指標(biāo)之間關(guān)系的分析，最佳工藝條件為 A3B2C2D2 。對計算分析所得的工藝條件進(jìn)行驗(yàn)證實(shí)驗(yàn) ， 通過驗(yàn)證試驗(yàn)可得水解率為 %，并且試驗(yàn)具有較好的可 重復(fù)性。因此水解反應(yīng)較好條件為催化劑用量為 %， 水用量為 50%， 水解時間為 7 h，于 100 ℃ 下反應(yīng)。 產(chǎn)物的品質(zhì)特性研究 表 3 兩種不同催化劑下產(chǎn)物性質(zhì)比較 催化劑種類 項(xiàng)目 濃硫酸 1磺酸丁基 3甲基咪唑三氟 甲磺酸鹽 酸值 / mgKOH/g 色澤 較深 較淺 表 4是在催化劑用量相同的情況下水解產(chǎn)物比較， 可以看出，由濃硫酸做催化劑的油脂水解反應(yīng)產(chǎn)物酸值 mgKOH/g。反應(yīng) 7 h， 大豆油 的水解率為 %，酸性離子液體 催化 大豆油水解 制備混合脂肪酸的研究 20 水解率較低。反應(yīng)過 程時間過長，消耗了大量蒸汽，且產(chǎn)物顏色偏深，這是由于少量的油脂被硫酸氧化化所造成的。 在利用 1磺酸丁基 3甲基咪唑三 氟 甲磺酸鹽 為催化劑的最佳反應(yīng)條件實(shí)驗(yàn)中所得產(chǎn)物的酸值為 mgKOH/g，反應(yīng) 7 h， 廢棄油脂的水解率為 %，水解率也不是很高 。產(chǎn)品的色澤明顯淺于利用硫酸作催化劑得到的產(chǎn)物，品質(zhì)得到了提高。 表 4 兩種不同催化劑下產(chǎn)物性質(zhì)比較 催化劑種類 項(xiàng)目 濃硫酸 1羧甲基 3甲基咪唑四氟硼酸鹽 酸值 / mgKOH/g 色澤 較深 較淺 在利用 1羧甲基 3甲基咪唑四氟硼酸鹽為催化劑的最佳反應(yīng)條件實(shí)驗(yàn)中所得產(chǎn)物的酸值為 mgKOH/g，反應(yīng) 7 h， 廢棄油脂的水解率為 %，水解率 也不是很高 。產(chǎn)品的色澤明顯淺于利用硫酸作催化劑得到的產(chǎn)物，品質(zhì)得到了提高。河南工業(yè)大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計（論文） 21 結(jié) 論 本課題研究了以 酸性離子液體 為催化劑進(jìn)行了 大豆油 水解制備混合脂肪酸反應(yīng)。 酸性離子液體分別為 1磺酸丁基 3甲基咪唑三氟甲磺酸鹽和用 1羧甲基 3甲基咪唑四氟硼酸鹽。 考察了催化劑的用量、油水比、反應(yīng)溫度、反應(yīng)時間對油脂水解反應(yīng)的影響。 以 1磺酸丁基 3甲基咪唑三氟甲磺酸鹽做催化劑時， 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在固定溫度 100 ℃ 下， 影響作用依次是反應(yīng)時間 1磺酸丁基 3甲基咪唑三氟甲磺酸鹽 用量 水的用量， 反應(yīng)時間 是最主要的反應(yīng)因素。在反應(yīng)溫度 100 ℃ 、反應(yīng)時間 7 h、水的用量為 大豆油 質(zhì)量的 50%和 1磺酸丁基 3甲基咪唑三氟甲磺酸鹽用量為 大豆油質(zhì)量的 %條件下， 大豆 油脂的水解率 為 %。 用 1羧甲基 3甲基咪唑四氟硼酸鹽做催化劑時， 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在固定溫度 100 ℃ 下，影響作用依次是反應(yīng)時間 1羧甲基 3甲基咪唑四氟硼酸鹽 用量 水的用量，反應(yīng) 時間是最主要的反應(yīng)因素。 在反應(yīng)溫度 100 ℃ 、反應(yīng)時間 7 h、水的用量為大豆油質(zhì)量的 50%和 1羧甲基 3甲基咪唑四氟硼酸鹽 用量為大豆油質(zhì)量的 %條件下， 大豆 油脂的水解率 為 %。 .且該混合 液體 分層效果好， 四 個因素對水解率 的影響不明顯， 產(chǎn)物混合脂肪酸 容易分離，質(zhì)量 好， 色澤淺易于測定，催化劑 可循環(huán)使用，環(huán)境友好，克服了 目前常用液體催化劑中的不足：濃硫酸、磺酸 等做催化劑 時產(chǎn)物與反應(yīng)物、催化劑不易分離， 液體酸催化劑對設(shè)備的腐蝕以及催化劑回收的問題 ， 含酸的 甘油廢水 容易造成 環(huán)境污染 。雖然試驗(yàn)后所得到的水解 率不是很高，可從這個實(shí)驗(yàn)中可以看到酸性離子液體巨大的前景 。 因此 酸性離子液體 是具有良好工業(yè)應(yīng)用前景的 水解 大豆 油脂制備混合脂肪酸 的催化劑。 酸性離子液體 催化 大豆油水解 制備混合脂肪酸的研究 22 致 謝 這篇論文是在紀(jì)俊敏老師的悉心指導(dǎo)下完成的。紀(jì)老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，嚴(yán)格的要求對我今后的學(xué)習(xí)工作產(chǎn)生了很大的影響，使我受益頗多。在此謹(jǐn)向恩師致以崇高的敬意和衷心的感謝！ 在本論文的實(shí)驗(yàn)及撰寫過程中，鄭程同學(xué)給予了極大的幫助和指導(dǎo)，同時本論文的研究也得到了田海明、田戈、李曉輝、王岳輝等同學(xué)的大力幫助，謹(jǐn)在此一并深表謝意！ 時光荏苒，歲月如梭，轉(zhuǎn)眼大學(xué)四年已經(jīng) 過去了，感謝河南工業(yè)大學(xué)對我的栽培。另外，感謝我的同學(xué)、朋友和家人對我的默默支持和不斷鼓勵，在此表示真誠的感謝！ 河南工業(yè)大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計（論文） 23 參 考 文 獻(xiàn) ,楊雅立 .功能化的酸性離子液體 [J].石油化工 ,2022,33(4) :297302. .植物油料資源綜合利用 [M].南京 :東南大學(xué)出版社 ,2022. ,張輝 .從大豆油腳中提取精制脂肪酸的研究 [J]. 化學(xué)工程師 , 2022, (12) : 1011. ,郭焱 ,李繼勇 ,等 .利用工業(yè)油腳或皂腳制備混合脂肪酸 [J]. 西安石油學(xué)院學(xué)報 (自然科學(xué)版 ) , 2022, 17 (3) : 3538. ,趙俊廷 .強(qiáng)酸性離子交換樹脂催化水解油脂制備脂肪酸研究 [J].鄭州大學(xué)學(xué)報 , 2022, 26(2):69. ,朱先龍 .油脂連續(xù)高壓水解制備脂肪酸的工藝和技術(shù) [J].中國糧油 , 2022, 27 (6) : 5557. ,鄒彥平 .高效催化劑在油腳、皂腳常壓水解中的應(yīng)用 [J].中國油脂 , 1998, 23 (6) : 24 25. ,查國軍 ,張無敵 ,等 .廢棄油脂常壓水解制備混合脂肪酸的研究 [J].現(xiàn)代農(nóng) 業(yè)科技 , 2022,14:298300. ,唐書澤 ,汪勇 .大豆酸化油常壓水解制備混合脂肪酸的研究 [J].中國油脂 ,2022,31 (10): 4346. .油脂檢測技術(shù) [M]. 北京 :化學(xué)工業(yè)出版社 ,2022. ,金朝陽 .油腳、皂腳及毛油常壓水解制脂肪酸催化劑的研制 [J].中國油脂 , 1998, 23 (5) : 4648. .廢油脂的綜合利用 [D].天津科技大學(xué)碩士學(xué)位論文 ,2022. ,張無敵 ,尹芳 ,等 .菜籽油常壓制備脂肪酸的研究 [J].安徽農(nóng) 業(yè)科技 ,2022,37(19): 8835 8836. .大豆油脂肪酸生產(chǎn)工藝及設(shè)備探討 [J]. 中國油脂 , 2022, 29 (7) : 5153. C J,LIEW K of palm oil catalyzed by macroporous cation exchanged resin[J].JAOCS,1999,76(4):529533. 16. YOW C J,LIEW K of palm oil catalyzed by solid heteropolyacids[J]. JAOCS,2022,79(4):357361.