利用餐饮废油制备生物柴油

●中国资源综合利用

ＣｈｉｎａＲｅｓｏｕｒｃｅｓＣｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅＵｔｉｌｉｚａｔｉｏｎＶｏｌ．２６，Ｎｏ．３２００８年３月

利用餐饮废油制备生物柴油

盛

梅，田大亮，曹国民

（华东理工大学环境工程研究所，上海

２００２３７）

摘要：研究了餐饮废油的水化脱胶、酸催化预酯化和碱催化酯交换反应制备生物柴油的工艺条件。实验结果表明，适宜工艺条件为水化脱胶：温度７０℃，时间３０ｍｉｎ，加水量为原料油质量的１％；预酯化：醇酸摩尔比７∶１，甲醇分三次加入，回流反应６ｈ；酯交换反应：醇油摩尔比６∶１，ＮａＯＨ为油质量的０．７５％左右，常温下反应１ｈ。研究了生物柴油与０＃柴油的调和性质。结果表明，以餐饮废油为原料制备生物柴油总产率

８３％，其各项性能指标基本达到国外同类产品的标准，与０＃柴油调和后低温流动性得到一定提高。

关键词：生物柴油；餐饮废油脂；预处理；预酯化；酯交换中图分类号：Ｘ７８５

文献标识码：Ａ

文章编号：１００８－９５００（２００８）０３－０００５－０５

ＰｒｏｄｕｃｔｉｏｎｏｆＢｉｏｄｉｅｓｅｌＦｕｅｌｆｒｏｍＷａｓｔｅＥｄｉｂｌｅＯｉｌ

ＳｈｅｎｇＭｅｉ，ＴｉａｎＤａｌｉａｎｇ，ＣａｏＧｕｏｍｉｎ

（ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＥａｓｔＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ

２００２３７，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｐｒｅ－ｐｒｏｃｅｓｓｏｆｗａｓｔｅｅｄｉｂｌｅｏｉｌａｎｄｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｏｆｂｉｏｄｉｅｓｅｌｆｒｏｍｗａｓｔｅｅｄｉｂｌｅｏｉｌａｎｄｍｅｔｈａｎｏｌ

ｗａｓｐｅｒｆｏｒｍｅｄ．Ｔｈｅｐｒｅ－ｐｒｏｃｅｓｓｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｏｆｗａｓｔｅｅｄｉｂｌｅｏｉｌ，ｐｒｅ－ｅｓｔｅｒｉｆｉｃａｔｉｏｎｆｏｒｗａｓｔｅｅｄｉｂｌｅｏｉｌａｎｄｍｅｔｈａｎｏｌｃａｔａｌｙｚｅｄｂｙＨ２ＳＯ４ａｎｄｔｒａｎｓｅｓｔｅｒｉｆｉｃａｔｉｏｎｆｏｒｗａｓｔｅｅｄｉｂｌｅｏｉｌａｎｄｍｅｔｈａｎｏｌｃａｔａｌｙｚｅｄｂｙＮａＯＨｔｏｆｏｒｍｂｉｏｄｉｅｓｅｌｗｅｒｅｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ．Ｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｓｕｉｔａｂｌｅｃｏｎｄｉｔｉｏｎｆｏｒｐｒｅ－ｐｒｏｃｅｓｓｏｆｗａｓｔｅｅｄｉｂｌｅｏｉｌｗｅｒｅｒｅａｃｔｉｏｎｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ７０℃，ｒｅａｃｔｉｏｎｔｉｍｅ０．５ｈａｎｄａａｍｏｕｎｔｏｆｗａｔｅｒ１％ｏｆｔｈｅｏｉｌｗｅｉｇｈｔ，ｆｏｒｐｒｅ－ｅｓｔｅｒｉｆｉｃａｔｉｏｎｗｅｒｅｍｏｌａｒｒａｔｉｏｏｆｍｅｔｈａｎｏｌｔｏｏｉｌｉｓ７∶１，ｒｅａｃｔｉｏｎｔｉｍｅ６ｈａｎｄｔｈｒｅｅ－ｓｔｅｐａｄｄｉｔｉｏｎｏｆｍｅｔｈａｎｏｌａｎｄｆｏｒｔｒａｎｓｅｓｔｅｒｉｆｉｃａｔｉｏｎｗｅｒｅｍｏｌａｒｒａｔｉｏｏｆｍｅｔｈａｎｏｌｔｏｏｉｌｉｓ６∶１，ｒｅａｃｔｉｏｎｔｉｍｅ１ｈａｎｄａｍｏｕｎｅｏｆｃａｔａｌｙｚｅｄＮａＯＨ０．７５％ｏｆｔｈｅｏｉｌｗｅｉｇｈｔａｔｒｏｏｍｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ．ＵｎｄｅｒｔｈｏｓｅｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｔｈｅａｃｈｉｅｖｅｄｂｉｏｄｉｅｓｅｌｓａｔｉｓｆｉｅｓｔｈｅｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｏｆＡｕｓｔｒｉａＤＩＮＶ５１．６０６．Ｉｔｉｓｆｏｕｎｄｔｈａｔｗｈｅｎｔｈｅｂｉｏｄｉｅｓｅｌｉｓｍｉｘｅｄｗｉｔｈ０＃ｄｉｅｓｅｌ，ａｔｌｏｗｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｔｈｅｍｉｘｔｕｒｅｈａｓｂｅｔｔｅｒｆｌｏｗａｂｉｌｉｔｙｔｈａｎ０＃ｄｉｅｓｅｌ．

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｂｉｏｄｉｅｓｅｌ；ｗａｓｔｅｅｄｉｂｌｅｏｉｌ；ｐｒｅ－ｐｒｏｃｅｓｓ；ｐｒｅ－ｅｓｔｅｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ；ｔｒａｎｓｅｓｔｅｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ

收稿日期：２００７－１２－１１作者简介：盛

梅（１９６４－），女，江苏江阴人，硕士，副教授，主要从事环境污染物的分析监测和废水污染治理工作。

近年来，随着石油资源的逐渐枯竭和人们对环境保护意识的不断增强，一种以动植物油为原料合成的绿色环保型燃料—生物柴油，引起了世界各国越来越多的关注［１－３］。采用廉价原料以降低成本是生物柴油能否广泛推广应用的关键之一。在日本已建立了利用废油脂制备生物柴油的工厂［４］，欧盟各国及中国香港也竞相研究和开发利用餐饮废油脂制备生物柴油。据不完全统计，我国餐饮业每年产生废油脂达２００万吨以上，餐饮废油中含有大量对人体有害的物质，已不能再食用。目前，在我国部分餐饮废油脂被回收加工成脂肪酸等工业原料，而大部分被不法分子再利用重新流入市场，严重危害消费者的人身健康，或餐饮业主直接将其排入下水道，不仅造成资源的浪费，而且严重污染环境。因此，经济有效地对餐饮废油进行回收再利用，具有较大的经济效

益和巨大的社会效益。

本研究拟对餐饮废油进行预处理后用于制备高附加值的生物柴油，为餐饮废油的再利用开辟一条新的途径，有利于防止餐饮废油对生态环境造成的不利影响，可降低生物柴油的生产成本，为生物柴油的工业化提供有效的依据。

１实验部分

１．１

材料

餐饮废油（酸价８６．３２ｍｇＫＯＨ／ｇ废油），某餐饮公司提供；试验所用其它试剂均为国产分析纯。１．２实验方法１．２．１水化脱胶

将餐饮废油加热至一定温度后离心分离，除去固体杂质，加水、升温进行脱胶处理，再离心分离，以

综合利用

●

除去磷脂和水。

１．２．２预酯化

将一定量的脱胶废油置于装有回流、搅拌装置的四口烧瓶中，加热至一定温度后恒温，加入硫酸—甲醇溶液，待溶液开始回流时，计时。间隔一定时间，取样，测定其酸值。反应结束后，将油脂倒入分液漏斗中，静置分层，水洗，直至洗涤水呈中性为止，真空蒸馏，去除油中残留的水分。

１．２．３酯交换

将一定量预酯化后的油脂置于５００ｍＬ三口烧瓶中，加热至一定温度后恒温，加入氢氧化钠—甲醇

溶液，开动搅拌，开始记时。间隔一定时间，取样，中和、离心、洗涤后，由气相色谱分析油层中甲酯含量。待反应完全后，冷却、分层、中和（加酸）、洗涤、干燥、过滤，得到黄色澄清透明的产品，即生物柴油。１．３分析与检测

１．３．１产物中甲酯含量的分析

采用ＳＰ６８００型色谱仪分析反应产物中混合脂肪酸甲酯含量。填充柱：３０ｍ×０．３２ｍｍ弹性石英毛细管柱；固定相：ＳＥ－３０；载气：干燥的Ｎ２；燃气：高纯Ｈ２，用压缩空气做助燃气；柱温：２４０℃；检测器温度：２６０℃；汽化室温度：２９５℃。

１．３．２酸值的测定

根据ＧＢ５５３０－８５测定原料和产物的酸值。１．３．３磷脂含量的测定

见文献［５］。

２结果与讨论

２．１水化脱胶

碱催化酯交换反应时要严格控制油脂中的杂质、水分和酸值，餐饮业废油脂经过多次高温烹炸，含有多种杂质、污染物质，酸值较高［６］，对碱催化酯交换反应非常不利。因此，利用餐饮业废油脂制备生物柴油前，必须进行预处理。

２．１．１加水量对脱胶效果的影响

在温度为７０℃，脱胶时间０．５ｈ的条件下，加水量（为原料油质量百分数）对脱胶效果（磷脂脱除率）的影响如图１所示。

由图１可知，当加水量低于１％时，磷脂脱除率随加水量的增加而增大；当加水量高于１％时，磷脂脱除率随加水量的增加反而减小。因为水化过程中油中的磷脂等胶质吸水膨胀，并逐渐增大、合并、凝聚成大片胶体，使其与油脂的比重差增大，从油脂中沉降析出［７］。而磷脂具有双亲基团，本身是一个良好的表面活性剂，它兼有亲油和亲水两种特性。加水量

加水量（％）

（反应条件：温度７０℃，脱胶时间０．５ｈ）

图１加水量对脱胶效果的影响

过少，磷脂等胶溶性杂质吸水不充分，磷脂和油分离不完全，对磷脂脱除不利；加水量过多，容易导致磷脂—蛋白质—糖络合体的胶溶作用，形成乳浊液，反而影响磷脂的脱除。所以，适宜的加水量为油质量的１％。

２．１．２温度对脱胶效果的影响

在加水量为油质量的１％，脱胶时间０．５ｈ，温度对脱胶效果的影响如图２所示。由图２可知，当温度较低（低于７０℃）时，磷脂脱除率随温度的升高而增加，当温度为７０℃左右时，磷脂脱除率达最高值为５６．３％，温度进一步增加，磷脂脱除率反而呈下降趋势。因为水化作用是发生在相界面上的，适当提高温度有利于磷脂的吸水膨胀，丧失其原来的亲油性，磷脂脱除率增加；当水化温度过高（高于７０℃），可能其亲水性能反而变差，导致磷脂脱除率的下降。可见，适宜的脱胶温度为７０℃。

温度（℃）

（反应条件：加水量１％，脱胶时间０．５ｈ）

图２温度对脱胶效果的影响２．１．３水化时间对脱胶效果的影响

６０

５０

４０

３０

２０

１０

０

２０３０４０５０６０７０８０９０磷

脂

脱

除

率

（

％

）

磷

脂

脱

除

率

（

％

）

６０

５５

５０

４５

４０

３５

００．５１．０１．５２２．５３３．５

综合利用中国资源综合利用第３期