[发明专利]一种微藻超声波辅助离子液体组合物直接制备生物柴油的方法

说明书

技术领域：

本发明涉及生物化工领域，具体涉及一种微藻超声波辅助离子液体组合物直接制备生物柴油的方法。

背景技术：

石油资源的日益减少导致能源紧张和石油价格的飙升，使人们越来越关注寻找其替代品。生物柴油不仅燃烧性能与石油柴油相当，且具有环境友好，资源可再生的优点，是替代石油柴油的理想燃料，近年来备受关注。

目前，国外主要以菜籽油、大豆油为原料，采用强酸或强碱催化剂催化制备生物柴油。但联合国官方调查宣称美国和欧洲采用大量的粮食作物来生产生物燃料是导致全球粮食危机的重要原因，因此，积极寻找新的生物质原料，以缓解目前的粮食和能源危机已成为世界各国高度关注的问题。在众多的生物质中，藻类具有光合作用效率高、环境适应能力强、生长周期短、生物产量高的特点，因此藻类是制备生物质能源的良好材料。

传统微藻生物柴油生产过程主要分为两个步骤：首先是采用有机溶剂从微藻原料中提取出油脂；然后，再将油脂送至反应容器中，通过强酸或强碱进行酯化反应。

发明内容：

但传统工艺利用微藻制备生物柴油也存在亟待解决的问题：

首先，由于大部分含油微藻细胞壁较厚，常规有机溶剂萃取时，细胞内的油脂难以渗出细胞壁，溶剂萃取油脂耗时长，而且需要耗用大量有机萃取剂，加大了分离的难度，且萃取效率低；另外用有机溶剂萃取后的微藻，需蒸馏出有机溶剂才能得到油脂。

其次，传统工艺采用强酸或强碱制备生物柴油存在着醇消耗量大，产物难回收，环境污染大等缺点。利用酶法制备生物柴油，往往要在有机溶剂反应介质中进行，强极性的有机溶剂会夺取酶表面微环境中的必需水，严重影响酶反应活性，降低酶的使用寿命。

针对上述待解决的技术问题，如若能将微藻油脂萃取与酯交换反应两部分耦合成一个单元，缩短工艺路线，并找到能够有效提高微藻油脂提取率和转化效率的反应体系，提高酯化合成量，对微藻生物柴油工业化制备，具有一定意义。

本发明的目的是提供一种微藻超声波辅助离子液体组合物直接制备生物柴油的方法。

本发明是通过以下技术方案予以实现的：

一种微藻超声波辅助离子液体组合物直接制备生物柴油的方法，该方法包括以下步骤：

a、将干燥的微藻除杂、粉碎、研磨后，过200～300目筛，取筛下物，加入离子液体组合物，装入萃取-反应釜中，混匀，然后加入甲醇，在超声辅助的条件下，60～110℃反应1～5小时；所述离子液体组合物，由组分A和组分B混合组成，其中组分A质量分数为90％～98％，组分A选自1-丁基-3-甲基咪唑氯盐([BMIM]Cl)或1-烯丙基-3-甲基咪唑氯盐([AMIM]Cl)，组分B选自1-丁基-3-甲基吗啉盐[Hnmm]Im或1-已基-3-甲基咪唑硫酸氢盐([HMIM]HSO₄)；所述微藻筛下物与复合离子液体组合物的质量比为1：10～1：40；所述甲醇与微藻油脂的摩尔比为6：1；

b、反应完全后的物料，室温下静置冷却1-1.5小时经过滤去除微藻残渣后，滤液静止分层；上层溶液进行减压蒸馏得粗生物柴油。

所述的微藻选自小球藻或栅藻。

步骤a所述超声，超声波功率为240W。

步骤b静止分层后得到的下层溶液经蒸馏除去甲醇和甘油，回收离子液体，所述离子液体可循环使用。

本发明的有益效果如下：

(1)本申请最大的特点是整个反应“一步完成”，也就是说，本申请专利以微藻粉为原料，微藻油脂的提取和微藻油脂转化为生物柴油同时进行，本方法将油脂的提取与油脂的酯化或转酯化工艺合二为一，避免了油脂的提取精炼，工艺步骤大大简化。

(2)本申请的离子液体组合物不仅仅是用来催化微藻油脂生产生物柴油的，它还具有提取“微藻油脂”的作用，本申请的超声波不仅仅是用来辅助催化微藻油脂生产生物柴油的，它还具有辅助提取“微藻油脂”的作用，这样就实现了微藻油脂的提取，同时提取出来的微藻油脂直接转化为生物柴油。