[发明专利]以江西栀子为原料在深度共熔溶剂/正己烷体系中通过超声辅助原位制备生物柴油的方法

说明书

本发明提供了一种以江西栀子为原料在深度共熔溶剂/正己烷体系中通过超声辅助原位制备生物柴油的方法。该技术方案中，深度共熔溶剂由四丁基氯化铵和草酸共混加热后制得，作为季铵盐的四丁基氯化铵，具有相转移能力，因其结构、极性与原料油脂相近，故可以轻松将油脂从原料中萃取出来；而草酸则起到酸催化剂的作用，促进酯交换反应进行。整个反应过程中深度共熔溶剂起到了萃取剂、催化剂的作用，省去了传统工艺先萃取后催化的步骤。本发明所涉及的生物柴油生产工艺具有产品易分离，过程简单，产率高，成本较低，环境友好，易于工业化推广等优势。而且，本发明充分利用了丰富、廉价的江西栀子原料。

技术领域

本发明涉及生物柴油制备技术领域，具体涉及一种以江西栀子为原料在深度共熔溶剂/正己烷体系中通过超声辅助原位制备生物柴油的方法。

背景技术

目前，由于石油等不可再生的化石能源的过度利用，已经造成能源危机、全球变暖、环境污染等一系列关系到人类生存的重大社会问题。现在，能源和环境问题已经成为人类社会持续发展必须要解决的重要问题，为此，国内外多位研究者提出“碳中和”原则，其核心是通过多重手段抵消人类生产、生活过程产生的二氧化碳。而采用可再生的清洁能源，成为实现碳中和原则的重要手段。世界各国在开发新能源时，首先考虑的是该能源是否环保，其次是是否具有可开发价值。风能、太阳能、地热能，生物质能都是目前各国研究的热点。

生物柴油属于生物质能，其主要成分是各类脂肪酸甲/乙酯。目前，生物柴油主要以油料作物、废弃油脂为原料，通过酯交换反应制得。与化石柴油相比，生物柴油燃烧后可减少78％二氧化碳的排放、90％的颗粒排放物及碳氧化合物；燃烧能更加充分，噪声更小，排放的气体无异味；可减少硫化物、铅等有毒物质的排放，达到保护环境的目的。因此生物柴油在性能上可以替代目前广泛使用的石化柴油。生物柴油产业在我国具有巨大的发展潜力，发展生物柴油，符合我国绿色能源战略，有利于保障我国能源安全，有利于减少温室气体排放和保护生态环境。

目前制约生物柴油大规模应用的主要问题是成本过高。因此，寻找廉价的生物柴油原料，节省生产成本，有利于生物柴油的大规模生产。

江西是我国栀子四大道产地之一，为了提高江西栀子的竞争力，除提高其作为中药原料的品质之外，还需要进一步挖掘其他利用价值。根据分析江西栀子含有18％左右的油脂，适合作为生物柴油的潜在原料。

现有的生物柴油生产工艺可分为为物理法、化学法和生物法，其核心均为先萃取再反应的两步法工艺。物理法又分为“直接混合法”与“微乳化法”。物理法虽然方法简单，设备要求低，但产品质量差，燃烧过程中还存在严重的发动机积碳、润滑油污染等问题，不适合大规模推广。化学法有“高温热裂解法”和“酯交换法”，高温热裂解法主要产物为生物汽油和少量的生物柴油。酯交换法主要产物为生物柴油和甘油，酯交换法又可以分为催化法和非催化法，催化法又分为酸/碱催化法。虽然酸/碱催化法工艺成熟，但产品分离困难，催化剂回收不容易，容易造成环境污染且能耗高。若用能溶于反应物的液体酸或者碱做催化剂，反应可在均相中进行，反应速率快，但催化剂不能回收，而且对设备会造成腐蚀。固体酸催化剂虽然可以克服腐蚀和回收问题，但反应在多相条件下进行，速率慢，而且催化剂本身成本提高，虽然近几年开发出了新型的酸/碱催化剂，但仍没有很好的解决上述问题。生物法主要是以脂肪酶为催化剂制备生物柴油，尽管反应条件温和、产率高。但游离酶不能重复利用，而固定化脂肪酶价格昂贵，反应时间长，转化率较低同时酶容易受污染失活。综上，因此将油脂萃取与反应耦合的原位催化生产法越来越受到研究人员的关注。

发明内容

本发明旨在针对现有技术的技术缺陷，提供一种以江西栀子为原料在深度共熔溶剂/正己烷体系中通过超声辅助原位制备生物柴油的方法，以解决常规制备方法的工艺复杂、分离困难、产率低、成本高等技术问题。

本发明要解决的另一技术问题是，如何拓展江西栀子的资源化利用方法。

为实现以上技术目的，本发明采用以下技术方案：