[发明专利]一种用于制备生物柴油的固载脂肪酶催化剂及其用途

权利要求书

1.一种制备生物柴油的固载脂肪酶催化剂，其特征在于，所述催化剂为将脂肪酶固载在海泡石上。

2.如权利要求1所述的固载脂肪酶催化剂，其特征在于，所述海泡石为酸改性处理的海泡石；所述酸优选自盐酸、硫酸或硝酸中的任意1种或至少2种的组合，进一步优选自盐酸和/或硫酸，进一步优选盐酸。

3.一种如权利要求1或2所述的固载脂肪酶催化剂的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

（1）对海泡石进行酸改性处理；

（2）将脂肪酶固载化在步骤（1）得到的酸改性处理后的海泡石上。

4.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）所述的对海泡石进行酸改性处理包括如下步骤：

（1a）将海泡石置于酸中浸泡；

（1b）将浸泡后的海泡石洗涤，过滤，烘干，粉碎，灼烧。

5.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤（1a）所述酸选自盐酸、硫酸或硝酸中的任意1种或至少2种的组合，优选盐酸和/或硫酸，进一步优选盐酸；所述酸的浓度优选为0.1-6mol/L，进一步优选为0.4-2.8mol/L；

进一步优选地，步骤（1a）所述酸选自浓度为0.1-6mol/L的盐酸，优选浓度为0.4-2.8mol/L的盐酸；

优选地，步骤（1a）所述海泡石与酸的比例为每克海泡石加入8-70mL的酸，优选每克海泡石加入10-25mL的酸；

优选地，步骤（1a）所述浸泡温度为30-90℃，优选35-75℃；浸泡时间为12-30h，优选13-25h；

优选地，步骤（1b）所述洗涤为用水洗涤，所述水选自去离子水和/或蒸馏水；所述灼烧温度优选为220-280℃，进一步优选230-250℃，特别优选240℃。

6.如权利要求4或5所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）所述的对海泡石进行酸改性处理包括如下步骤：

在30-90℃下，向海泡石中加入浓度为0.4~2.8mol/L的盐酸，盐酸加入量为10-25mL/每克海泡石，浸泡12-30h；然后用蒸馏水洗涤，过滤，烘干，粉碎，在240℃下高温灼烧，得到酸改性后的海泡石。

7.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）所述的脂肪酶固载化包括如下步骤：

（2a）将脂肪酶溶于缓冲溶液，混合，得到脂肪酶溶液；

（2b）向脂肪酶溶液中加入步骤（1）得到的酸改性处理的海泡石，混合，进行固载化反应；

（2c）将反应产物进行清洗，过滤，干燥，得到固载在海泡石上的固载脂肪酶；所得固载脂肪酶常温保存；

优选地，步骤（2a）所述缓冲溶液为磷酸盐缓冲溶液，优选pH为6.8-7，浓度为0.04-0.05mol/L的磷酸盐缓冲溶液，进一步优选pH为7，浓度为0.05mol/L的磷酸盐缓冲溶液；

优选地，步骤（2a）所述缓冲溶液中脂肪酶的添加比例为每100mL缓冲溶液中，添加600-1000mg脂肪酶，优选每100mL缓冲溶液中，添加800mg脂肪酶；

优选地，步骤（2a）所述混合自离心混合、震荡混合或搅拌混合中的任意1种或至少2种的组合，优选离心混合，进一步优选在2000-3000r/min的条件下离心混合，特别优选在2400r/min的条件下离心混合；

优选地，步骤（2b）所述海泡石的加入量为每100mL脂肪酶溶液加入3-7g步骤（1）得到的酸改性处理的海泡石，优选每100mL脂肪酶溶液加入4g步骤（1）得到的酸改性处理的海泡石；

优选地，步骤（2b）所述混合选自离心混合、震荡混合或搅拌混合中的任意1种或至少2种的组合，优选震荡混合；

优选地，步骤（2b）所述固载化反应的时间为5-9h，优选5-7h，进一步优选6h；

优选地，步骤（2c）所述清洗为用缓冲液清洗，优选用步骤（2a）所述缓冲液进行冲洗。

8.如权利要求7所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）所述的脂肪酶固载化包括如下步骤：

将400mg脂肪酶溶于50mL浓度为0.05mol/L，pH为7的磷酸盐缓冲溶液中，在2400r/min的条件下进行离心；取100mL酶液，加入4g已改性的海泡石载体；在室温下振荡混合物；反应6h后，用大量缓冲液清洗过滤，干燥后于常温下保存。

9.一种酶催化法制备生物柴油的方法，为甲醇和植物油在脂肪酶催化剂存在下进行反应，制备生物柴油，其特征在于，所述脂肪酶催化剂为如权利要求1或2所述的固载在海泡石上的脂肪酶催化剂；优选所述脂肪酶催化剂为如权利要求2所述的固载在酸改性的海泡石上的脂肪酶催化剂；

优选地，所述方法中，以植物油的质量为100wt%计算，固载在海泡石上的脂肪酶催化剂的用量为0.8-10wt%，优选1~8wt％；

优选地，所述方法包括如下步骤：

（I）向反应容器中加入植物油、甲醇和权利要求1或2所述的固载脂肪酶催化剂；

（II）进行酶催化反应；

（III）步骤（II）结束后，抽滤回收脂肪酶；滤液蒸馏，回收甲醇，剩余部分分液滤出甘油，最后剩下的即为生物柴油；

其中，优选地，步骤（I）所述植物油和甲醇加入总量的摩尔比为1:2-1:5，优选1:3；所述甲醇优选分三次加入反应容器，加入频率为每22-26h加入1次，优选每24h加入一次；

优选地，步骤（II）所述反应温度30-40℃；总反应时间66-78h，优选72小时。