[发明专利]用地沟油或油脂制备重金属螯合剂的方法

说明书

技术领域

本发明属于环境化学和绿色化学技术领域，具体涉及一种用地沟油或油脂制备含脂基重金属螯合剂的方法。

背景技术

中国土壤环境状况每况愈下，近期镉大米事件，让人们将目光聚焦土壤重金属污染。数据显示，我国受重金属污染的耕地面积已达2000万公顷，占全国总耕地面积的1/6，形势已然十分严峻。中国“十三五”规划明确提出：“开展农业水源污染综合防治。开展耕地质量保护与提升行动，推进农产品主产区深耕深松整地，加强东北黑土地保护。重点在地下水漏斗区、重金属污染区、生态严重退化地区，探索实行耕地轮作休耕制度试点。”；“实施环境风险全过程管理。加强危险废物污染防治，开展危险废物专项整治。加大重点区域、有色冶金等重点行业重金属污染防治力度。”这意味着，无论从土壤环境保护的角度，还是从国家规章制度建设的角度，受重金属污染的土壤修复已经势在必行。

但目前一些土壤修复技术尚未成熟，总有诸如周期长、见效慢、成本高昂等缺点。因此，开发一种成本低廉且可操作性强的重金属螯合剂及其相关技术对于解决这一事关国计民生的问题有重大意义。而地沟油（又称餐饮废油）问题是眼下中国社会的另一个热点问题。如能将地沟油充分开发，循环利用，则能“釜底抽薪”式地阻止地沟油流向餐桌。以地沟油为原料制备含脂基重金属螯合剂，不仅能同时解决上述两大难题，也能为土壤重金属污染的修复带来一种革新性的技术。

我们的前期研究工作开发了一条以油脂（如地沟油、动物油或植物油）为原料制备含脂基重金属螯合剂的合成方法。按照原来路线能够得到十分有效的重金属螯合剂，但使用了保护-脱保护的反应，使得该合成路线的成本增加。而在对螯合剂的纯度要求不高的情况下，避免使用“保护-脱保护”的反应，不失为一条更好的工艺路线。

发明内容

本专利开发了一条低成本的以地沟油或动植物油脂为原料制备含脂基重金属螯合剂的合成方法。

上述的合成方法由以下步骤组成：

（步骤A） 制备脂肪酸混合物：将油脂在碱液（如氢氧化钠水溶液）中加热搅拌，使油脂完全水解后，加酸（如盐酸）调pH至1~3，用乙酸乙酯萃取反应混合物两次，随后将乙酸乙酯溶液用干燥剂（如无水硫酸镁）干燥，再将有机层进行减压蒸馏除去（或者回收）溶剂，得到脂肪酸混合物；

（步骤B）制备含脂基酰卤混合物：将步骤A中所得混合物在过量的卤化试剂（如草酰氯）中搅拌，反应完全后减压蒸馏除去过量的卤化试剂，即得到含脂基酰卤混合物；

（步骤C）制备含脂基酰胺类重金属螯合剂混合物：在叔胺类化合物（如N,N-二异丙基乙胺）作用下，步骤B所得含脂基酰卤混合物和亚氨基二乙酸发生缩合反应，随后将反应液用酸（如稀盐酸）洗涤，再用水（或饱和食盐水）洗涤后，干燥剂除水，减压蒸馏去除（或回收）有机溶剂，即得到结构为脂基酰胺二乙酸的重金属螯合剂。

按照以上路线可合成有效物质总含量约为50%的重金属螯合剂混合物（主要杂质为脂肪酸，由酰氯水解而来），整条路线由原来的五步缩减为三步。

附图说明

图1：重金属螯合剂的合成路线。

图2：重金属螯合剂性能定性初测及螯合物溶解性定性测试。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进一步说明（合成路线如图1示），但本发明不限于这些实施例。

实施例1：将从剩菜中回收的葵花籽油（图1，结构通式1，20 g）与氢氧化钠水溶液（15 g / 100 mL）加热至70℃，搅拌过夜。用6N盐酸酸化至pH约为2，乙酸乙酯萃取两次（2 × 40 mL）。合并有机相用硫酸镁滤饼过滤并干燥，减压蒸馏（回收有机溶剂）后即得脂肪酸混合物（通式2，19.1 g），状态为浅黄色油状液体。

实施例2：向实施例1所得脂肪酸混合物（通式2，2 g）的二氯甲烷（6 mL）溶液中，边搅拌边加入草酰氯（2 mL），在室温下搅拌过夜，减压蒸馏去除草酰氯后即得含脂基酰氯混合物（通式3），状态为浅棕色油状液体。