[发明专利]生物柴油废水中脂肪酸甲酯的测定方法

说明书

本发明提供了一种生物柴油废水中脂肪酸甲酯的测定方法，该方法首次采用微波辅助破乳与分散液液微萃取技术结合，克服了传统分散液液微萃取方法中使用离心进行破乳的问题，具有操作简单、富集倍数高、耗时短等特点，采用微波辐射破乳技术，使得乳浊液迅速变澄清而不需额外的离心设备，本发明操作简便且操作时间短，可以适用于不同体积样品的前处理操作，应用本发明能结合实际，是一种能够快速高效萃取分析生物柴油废水中的脂肪酸甲酯的新方法。

(一)技术领域

本发明涉及一种生物柴油废水中脂肪酸甲酯的测定方法，具体涉及一种微波破乳的分散液液微萃取技术结合气相色谱/质谱法分析测定生物柴油废水中脂肪酸甲酯的方法。

(二)背景技术

植物油经常含有游离脂肪酸、磷脂、甾醇、水、异味物质以及其它杂质。因为这些原因，油脂不能被直接用作燃料。为了克服这些问题，需要对油脂进行轻微的化学修饰，主要是转酯化、热解以及乳化。在这些方法中，转酯化是用于从植物油生产较清洁并且对环境安全的燃料的关键的最重要的步骤。生物柴油是从可再生的原料(这里说的可再生原料例如植物油或动物脂肪)衍生出的长链脂肪酸的单烷基酯，可用于压燃式发动机。

生物柴油被认为是可能性的常规柴油燃料的替代品，它通常由脂肪酸甲酯组成，而脂肪酸甲酯能够利用植物油中的甘油三酯与甲醇的转酯化反应制备得到。所得的生物柴油在主要燃料特征上与常规柴油燃料非常类似。可用于生产生物柴油的方法包括：热裂解、微乳化、直接使用植物油，以及转酯化。经过许多年的过程开发之后，生物柴油的制备方法早已不局限于常规加热和搅拌。各种过程强化技术，例如超声、微波辐射，已经在该领域的实验规模研究中大量应用，并且被证明具有高效提高生物柴油产率的能力。超声波能够有利于造成液体中的空化效应，大体上能够以气泡崩解产生较小的微滴尺寸的分散相的形式提高乳化效应。当超声强度，也就是超声功率/辐射面积的值增加时，声学振幅增加，空化气泡将会发生更剧烈的坍塌。空化气泡的坍塌越严重，喷射速度以及油脂相和甲醇相之间的相边界上的微观混合就会更高、更充分。超声辐射已经被应用于各种原料的转酯化中，例如大豆油、牛油、餐饮废油、麻风果油以及粗棕榈油，并得到了令人满意的效率。

微波的辅助同样对于油脂转酯化有利，在某种程度上，其造成的效率提升程度经常比超声波还要高出很多。Patil等人发现微波辐射方法所需的能量比常规加热方法所需的能量低了23倍，这表明在适当的功率耗散控制下，可以实现对微波能量的有效使用并且降低能量需求。当水加入到分离装置中时，一些脂肪酸甲酯会粘附在与水层接触的容器表面上。当水被放出时，粘附的脂肪酸甲酯随着水一起流出。这导致了脂肪酸甲酯在废水中的残留，并且为将脂肪酸甲酯视为环境污染物进行监测带来了必要性。脂肪酸甲酯具有毒性，并且不能够轻易地被生物降解，水中残留大量脂肪酸甲酯对环境不利。此外，脂肪酸甲酯的油性会促进其它有机污染物富集在其中。因此，有必要研究出快速、简单的方法用于分析水中的微量脂肪酸甲酯。而将脂肪酸甲酯从水中富集到有机溶剂中将是关键点。谈到富集，分散液液微萃取是水中污染物富集的最常用技术之一。

分散液液微萃取的大致过程是将少量提取剂与大量液体基质的乳化，随后进行破乳并取出提取剂用于分析。当分析物的浓度过低，以致于无法使用常规液液萃取技术分离时，分散液液微萃取尤其能够体现其不可替代的效用。分散液液微萃取在分析领域的最新应用研究包括苏丹染料、甲巯丙脯酸、食品中的铁、牛奶中的脂肪酸的测定。在分散液液微萃取的具体步骤中，破乳相对来说更受关注，因为乳化从来都是容易实现的。破乳技术大体上分为三类，即化学处理、生物处理、物理处理，而物理性破乳包括重力沉降、离心、pH调节、热处理(包括常规加热、微波辐射以及冷冻-解冻)、过滤、电破乳，以及膜分离等。在文献报导中分散液液微萃取更多的是用离心法实现破乳，该过程消耗较多时间，此外，还引起潜在的样品体积限制，因为离心机采用特定的离心管，具有固定的尺寸，这就意味着可以采用的样品体积范围较窄。尤其当测试大体积样品时，该过程很不方便，因为大体积样品需要大规模离心机，以及相应的高成本。因此，人们一直期待并尝试离心法的替代途径。