[发明专利]一种超声波辅助离子液体催化微藻油脂生产生物柴油的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种微藻油脂生产生物柴油的方法。

背景技术

随着石油资源的日益枯竭和化石能源燃烧造成的生态环境日益恶化，生物柴油作为一种环境友好型的可再生能源而得到广泛关注。生物柴油的生产是采用油脂为原料与甲醇或乙醇进行酯化反应，制备相应的脂肪酸甲酯及乙酯，即生物柴油。

目前生物柴油的生产在原料和制备方法上都存在着一些亟待解决的问题：

1、传统的生物柴油以大豆、玉米、棕榈树、麻风树等农作物为原料，最大的隐患在于“与粮争地”，导致粮食价格上涨。以废弃动物油脂、餐饮废油和地沟油等为原料生产生物柴油存在着原料不足和供应限制，导致企业生产停滞。

2、生物柴油的制备方法包括生物酶法和化学法等。生物酶法中原料甲醇容易导致酶失活，提取效率低，而且反应过程中生成的副产物甘油和水回收难度大，成本高，而且甘油对酶有毒性，使反应难以进行。传统的化学法通常采用强酸（硫酸）或强碱（氢氧化钾和氢氧化钠）作催化剂，催化剂腐蚀性强且反应后不易分离回收，生成的废水和废渣对环境污染大。

综述所述，采用资源丰富且可持续供应的油脂为原料，高效低廉和环境友好型的生物柴油制备方法是现有生物柴油工业化生成的主要瓶颈问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决目前生物柴油制备方法中存在的提取效率低、成本高和所用试剂对环境污染严重问题，而提供一种超声波辅助离子液体催化微藻油脂生产生物柴油的方法。

本发明的一种超声波辅助离子液体催化微藻油脂生产生物柴油的方法是按照以下步骤进行的：一、将N-甲基咪唑与氯代正丁烷按摩尔比为1∶1~2的比例混合均匀，在氮气保护条件下，在70℃~80℃温度下搅拌反应40~50h，冷却结晶后，即得固体[BMIM]Cl；二、将步骤一得到的[BMIM]Cl与NaBF₄按摩尔比为1∶1的比例混合，得混料；将混料与丙酮按质量体积比为1g∶10~30mL的比例混合，室温搅拌反应18~24h，得固液混合物，将固液混合物过滤后，收集滤液进行减压蒸馏，将收集的馏分在真空度为0.09~0.092MPa，温度为60℃~80℃的条件下干燥10~15h，得离子液体[BMIM]BF₄；三、将微藻油脂与醇按摩尔比为1∶6~10的比例混合，得油醇混合物；再将油醇混合物与步骤二得到的离子液体[BMIM]BF₄按质量比为100∶0.5~1.5的比例混合均匀，然后在功率为100~300W，温度为40~60℃的条件下，超声处理20~50min，得反应物；四、将步骤三得到的反应物转入到分液漏斗中，室温静置90~150min后，得分层的两相溶液，取上层溶液进行减压蒸馏，收集全部馏分，即得生物柴油；其中，步骤三中所述的醇为甲醇或乙醇。

其中，步骤三中所述的微藻油脂的制备方法为：一、将微藻泥置于80℃~100℃烘箱中干燥7~10h，得干藻粉；二、将步骤一所得干藻粉置于具筛锥形瓶中，加入无菌蒸馏水混匀后，再加入质量百分含量为36%的盐酸溶液，得混合液；三、将混合液置于70℃~80℃水浴中反应20~30min，再加入质量百分含量为95%乙醇混合均匀，然后冷却至室温，向混合液中加入乙醚，在振荡频率为150~250r/min的回旋振荡器中振摇0.5~1min，取出后在转速为4000~6000r/min的条件下离心2~5min，收集上清液，将上清液在温度为80℃~100℃水浴锅中蒸1~3h，收集油状物，再将油状物置于95℃~105℃烘箱中处理2~5h，即得微藻油脂；其中，步骤二中所述的干藻粉与无菌蒸馏水的质量体积比为10~20g∶1mL；干藻粉与盐酸的质量体积比为50~100g∶1mL；步骤三中所述的混合液与质量百分含量为95%乙醇的体积比为1∶13~15，混合液与乙醚的体积比为1∶13~15；

步骤四所述的两相溶液中的上层溶液为脂肪酸甲酯或脂肪酸乙酯，下层为粗甘油和离子液体。

本发明的微藻为舟形藻（Navicula sp.），保藏编号为FACHB-1226，或脆杆藻（Fragilaria sp.），保藏编号为FACHB-218。舟形藻与脆杆藻均保藏于中科院水生生物研究所淡水藻种库。

本发明包含以下有益效果：