【導讀】地溝油制備生物柴油的工藝研究

　　

【正文】 反應溫度的影響 以正交試驗中反應溫度三個水平為橫坐標，酸值為縱坐標畫圖，得到圖 . 圖 反應溫度對酸值的影響 從酸值隨反應溫度的變化而變化的圖 ，酸值隨反應溫度的升高而降低。 16 因為此反應是一個吸熱的過程，所以當反應溫度升高時，反應速率也隨之加快，從而達到降低酸值的效果。但并不是反應溫度越高越好，考慮到甲醇的沸點，當反應溫度過高時，會升高甲醇的蒸發(fā)速率，降低反應速率，從而不能達到降低酸值的效果。所以 70℃ 為最佳反應溫度。 反應時間的影響 以正交試驗中反應時間三個水平為橫坐標，酸值為縱坐標畫圖，得到圖 . 圖 反應時間對酸值的影響 從酸值隨反應時間的變化而變化的圖 中可以看出，酸值隨反應時間的增加而先降低 后升高。反應的時間越長，表示反應的越徹底，酸值越低；當反應時間過長時，會發(fā)生脂分解等一些副反應，從而影響酸值。從圖中可以看出反應的最佳時間是在 4h左右。 酯交換反應正交試驗 以 KOH 作為催化劑，地溝油通過發(fā)生酯交換反應制備生物柴油，根據(jù)資料，影響酸值的因素主要有甲醇用量、 KOH 用量、反應溫度、反應時間 [26]。以地溝油的轉化率 (生物柴油含量 )作為考察指標，選出地溝油酯交換反應的最佳條件。 17 表 地溝油酯交換反應的正交試驗方案 表 地溝油酯交換反應的正交試驗的極差分析 A B C D K1 K2 K3 76 R 最優(yōu)化 A3 B3 C2 D2 由極差分析可知，影響地溝油酯交換反應的因素依次為 :反應溫度 反應時間 甲醇用量 KOH 用量。地溝油酯交換反應的最優(yōu)條件為 A3B3C2D2，即反應溫度 70℃ 、反應時間2h、 KOH催化劑用量 1%（油重）、甲醇用量 20%。 反應溫度的 影響 以正交試驗中反應溫度三個水平為橫坐標，生物柴油的產率為縱坐標畫圖，得到圖 . 序號 A 溫度 (℃ ) B 時 間 (h) C KOH（ g） D CH3OH (g) 生物柴油收率 /% 1 50 1 14 2 50 1 20 3 50 2 26 4 60 1 1 26 5 60 14 6 60 2 20 7 70 1 20 8 70 26 9 70 2 1 14 18 圖 反應溫度對生物柴油的產率的影響 從生物柴油的收率隨反應溫度的變化而變化的圖 中可以看出，生物柴油的收率隨反應溫度的升高而升高。因為該反應是一個吸熱反應，升高反應溫度，提高反應速率，從而提高生成物的產率，考慮到甲醇的沸點，反應溫度過高會使甲醇的蒸發(fā)加快，從而降低產率。由圖中可以知道 70℃ 為最佳反應溫度。 反應時間的影響 以正交試驗中反應時間三個水平為橫坐標，生物柴油的產率為縱坐標畫圖，得到圖 . 圖 反應時間對生物柴油的產率的影響 從生物柴油的收率隨反應時間的變化而變化的圖 中可以看出，生物柴油的收率隨反應時間的增加而升高。反應的時間越長，標志著反應進行的越完全，產率就越高。由圖中可以看出，反應時間由 2h時與由 1h到 ，產率增加的速率是越來越慢，考慮到經濟條件的原因，所以，決定最佳反應時間為 2h。 KOH的用量的影響 以正交試驗中 KOH 用量三個水平為橫坐標，生物柴油的產率為縱坐標畫圖，得到圖 19 圖 KOH用量的不同對生物柴油的 產率的影響 從生物柴油的產率隨 KOH用量的變化而變化的圖 ，生物柴油的產率隨KOH用量的增加而先升高后降低。 KOH作為催化劑，催化劑的作用是提高反應速率，從而增加生成物的產率，當 KOH 濃度過高時，會參加反應產生大量的皂類，從而降低生成物的產率。因此，當油的用量為 100g， KOH用量為 1g時，生物柴油的收率最高。 甲醇的用量的影響 以正交試驗中甲醇用量三個水平為橫坐標，生物柴油的產率為縱坐標畫圖，得到圖 圖 甲醇用量的不同對生物柴油的產率的影響 從生物柴油的產率隨 甲醇用量的變化而變化的圖 中可以看出，生物柴油的收率隨甲醇用量的增加而先升高后降低。因為此反應是一個可逆反應，當增加甲醇的用量時，提高了此反應的正向反應速率，從而增加生成物的產率，當甲醇量很高時，油的濃度比較低，從而降低正向反應速率，降低生成物的產率。所以，當油的用量為 100g，甲醇的用量為20g時，生物柴油的收率最高。 20 通過對各個因素的分析可知，甲醇最佳加入量為 20 % ，但是并非甲醇用量越多越好，當甲醇量很高時，油脂的濃度比較低，從而酯交換反應速度也會有所下降，同時隨著甲醇用量的增加，回收負荷也增大 ，甲醇的損耗也會增加。生物柴油的含量隨著 KOH 加入量的增加而增加，但并不是 KOH的量越高越好，若 KOH 濃度過高，可能會產生大量皂類 ,因此 KOH加入量為 1%較適宜。根據(jù)試驗結果，地溝油酯交換反應的最優(yōu)條件為 A3B3C2D2，即反應溫度 70℃ 、反應時間 2h、 KOH催化劑用量 1%（油重）、甲醇用量 20%。 21 結 論 通過正交試驗研究了地溝油制備生物柴油的工藝，結果表明： （ 1）地溝油預酯化反應，對酸值影響次序分別為：反應溫度 反應時間 甲醇用量 二氧化硅用量 。 （ 2）地溝油預酯化反應的最佳條件是：二氧化硅用量 2%、甲醇用量 16%、反應溫度70℃ 、反應時間 4h，測得酸值為 。 （ 3）影響地溝油酯交換反應的因素依次為：反應溫度 反應時間 甲醇用量 KOH用量。 （ 4）地溝油酯交換反應的最優(yōu)工藝條件是：反應溫度 70℃ 、反應時間 2h、 KOH催化劑用量 1%（油重）、甲醇用量 20%，生物柴油的收率達到 85%。 22 參考文獻 [1] 柏杰 .發(fā)展生物柴油大有可為 [J].中國科技產業(yè)， 20xx（ 9）： 6364. [2] 李為民，姚建，楊洪麗 .地溝油制備生物柴油 [J].糧食與食品工業(yè)， 20xx,15（ 1）： 22—24. [3] 吳謀成 .生物柴油 [ Ｍ ] .北京 :化學工業(yè)出版社 ,， 20xx： 164 165. [4] 彭蔭來，揚帆．利用餐飲業(yè)廢油脂制造生物柴油 [J]，城市環(huán)境與城市生態(tài)， 20xx， 4： 54～ 56. [5] 張輝，蔡智鳴，厲曙光，等．鐵路餐車中反復煎炸剩油對果蠅的遺傳毒性 [J]．衛(wèi)生毒理學雜志， 20xx， 14(4)： 230232. [6] 陳媛，陳智斌，張立偉，等．食用油脂安全性及對人體健康的影響 [J]．西部糧油科技 ， 20xx， 2： 4245 [7] 陳威，江小林，朱雷 .我國餐飲廢水處理方法及發(fā)展方向 [J].工業(yè)安全與環(huán)保， 20xx，（ 4）： 30—31. [8] 王延耀．廢食用油的燃料化機理及其燃燒性能的研究： [D]．北京：中國農業(yè)大學， 20xx [9] 梁芳慧 .地溝油生產無磷洗衣粉的研究 [J].廣東化工， 20xx， (9)： 58. [10] 盛金英 .利用地溝油或泔水油生產洗衣用皂液 [P].CN： 1603397 [11] 柏杰 .發(fā)展生物柴油大有可為 [ J] .中國科技產業(yè)， 20xx ( 9 ):63 64. [12] 鄔智高，譚波，周立邦，等 .地溝油的應用研究進展 [J].廣西輕工業(yè) ,20xx,7:27—28. [13] 王延耀．廢食用油在利用的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢 [J]．油脂工程， 20xx， 11： 47～ 48 [14] 朱長江．一種用動物油制取的生物柴油及制取方法 [P]． CN： 1400281A， 20xx [15] Barnhorst， JeffreyA， DeanA， etal． Transesterification process[P]． US： 6489496， 20xx [16] 鐘鳴 .磷酸催化地溝油制 備生物柴油的研究 [J].信陽師范學院學報 ,20xx,(4):570572. [17] Boocock， DavidGavinBrooke． Single phase process for production of fatty acid methyl esters from mixtures of triglycarides and fatty acids[P]． US： 6642399， 20xx [18] 岳金方 , 左春麗 , 黃琴，等 .地溝油制備生物柴油的研究進展 [J].廣州化工， 20xx， 38（ 12）： 8485. [19] 陳文偉 .包衣酶催化地溝油制備生物柴油 [J].太陽能學報 ,20xx,(10):13481350. [20] Saka S， Kusdianna D． Biodiesel fuel from rapeseed oil in supereritical mothaueL [J] Fuel,20xx，80(2)： 225231． [21] 孟凡清，王德民 .生物柴油的制備研究 [J].化學世界， 20xx（ 7）： 359362. [22] 符太軍，紀威，姚亞光，等 .地溝油制取生物柴油的試驗研究 [J].能源技術， 20xx,26（ 3）： 106—108. [23] 李為民，許漢祥，高琦 .棕櫚油制備生物柴油研究 [J].化工時刊， 20xx,20（ 12）： 20—22. [24] Yong W, Shiyi O, Pengzhan L,et of bio diesel from waste cooking oil via twostep 23 catalyzed process[J]. Energy Conversion and Management,20xx(48):184188. [25] Zheng S M ,Kates M A ,Dube D D ,et al. Acidcatalyzed production of biodiesel f rom waste frying oil [ J ] . Biomass and Bioienergy ,20xx (30) :267 272. [26] Joana Neiva Correia M , Idalina Raposo ,Joao F , et of biodiesel f rom waste frying oils[J ] . Waste Management ,20xx (26) :487 494.