一種地溝油的綜合利用方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明公開(kāi)了一種地溝油的綜合利用方法，屬于地溝油利用領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]地溝油來(lái)源于煎炒后的食用油，是從餐飲業(yè)的地溝隔油池中撈取，經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的加熱、脫水、去渣、沉淀等工藝提取的油脂。地溝油又名為泔水油，屬于廢棄食用油脂中污染比較嚴(yán)重的一部分。地溝油在水體中經(jīng)過(guò)復(fù)雜的生物化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生一系列組成復(fù)雜的醛、酸等具有惡臭的物質(zhì)，污染大氣，惡化居住環(huán)境。同時(shí)，它消耗水體氧氣，造成水體富營(yíng)養(yǎng)化，導(dǎo)致魚(yú)蝦等由于缺氧而窒息，滋生蚊子、蒼蠅等害蟲(chóng)。據(jù)實(shí)驗(yàn)測(cè)定，地溝油的酸敗指標(biāo)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出國(guó)家規(guī)定，長(zhǎng)期攝入，人們將出現(xiàn)不同程度的身體病狀，嚴(yán)重的甚至?xí){到生命安全。
[0003]我國(guó)對(duì)地溝油的綜合利用主要有3種方式:一是對(duì)地溝油進(jìn)行簡(jiǎn)單加工提純，直接作為低檔的工業(yè)油酸、硬脂酸和工業(yè)油脂等，二是利用地溝油制備無(wú)磷洗衣粉，三是將地溝油醇解制取生物柴油(脂肪酸甲酯)。地溝油在制取生物柴油方面，成績(jī)尤為突出。我國(guó)生物柴油的生產(chǎn)原料來(lái)源十分廣泛，包括菜籽、大豆及工業(yè)和餐飲廢油脂等。但是我國(guó)的國(guó)情決定我們不能向歐美那樣使用大豆、油菜來(lái)制備生物柴油，所以我們應(yīng)該利用劣質(zhì)植物油及其油腳，利用貧瘠土地種植油料植物，大量使用地溝油。我國(guó)是食用油使用大國(guó)，每年會(huì)有大量的廢食用油產(chǎn)生。
[0004]目前，生物柴油制備方法主要有直接混合法、微乳化法、高溫裂解法和酯交換法。前兩種方法屬于物理方法，雖簡(jiǎn)單易行，能降低動(dòng)植物油的黏度，但十六烷值不高，燃燒中積炭及潤(rùn)滑油污染等問(wèn)題難以解決。高溫裂解法過(guò)程簡(jiǎn)單，沒(méi)有污染物產(chǎn)生，缺點(diǎn)是在高溫下進(jìn)行，需催化劑，裂解設(shè)備昂貴，反應(yīng)程度難控制，且高溫裂解法主要產(chǎn)品是生物汽油，生物柴油產(chǎn)量不高。工業(yè)上生產(chǎn)生物柴油主要方法是酯交換法，油料主要成分三甘油酯與各種短鏈醇在催化劑作用下發(fā)生酯交換反應(yīng)得到脂肪酸甲酯和甘油，包括酸催化法、堿催化法、超臨界酯交換法和酶催化法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明主要解決的技術(shù)問(wèn)題:針對(duì)目前地溝油不僅會(huì)造成嚴(yán)重的環(huán)境污染，而且也是一種極大的資源浪費(fèi)，用化學(xué)法制備生物柴油需要的催化劑具有強(qiáng)腐蝕性，反應(yīng)產(chǎn)物提純工藝較復(fù)雜，同時(shí)伴隨廢水和廢渣排放等問(wèn)題，提供了一種地溝油的綜合利用方法，本發(fā)明取地溝油進(jìn)行皂化反應(yīng)，將皂化后的地溝油進(jìn)行離心分離，得油層和沉淀物，先利用沉淀物制成重金屬離子吸附劑，再利用油層先制得脫膠油層，再用脫膠油層進(jìn)行減壓蒸餾，冷卻后得脫水地溝油，再向其中加入丙三醇和酸性催化劑進(jìn)行預(yù)酯化，再加入甲醛得生物柴油粗品，再蒸餾提純得生物柴油成品，本發(fā)明將地溝油分離得到的油層和固體，將油層制得重金屬離子吸附劑，將剩下的沉淀物制成生物柴油，對(duì)地溝油進(jìn)行綜合利用，而且利用酸化磁性催化劑不會(huì)具有強(qiáng)腐蝕性，提純工藝簡(jiǎn)單，不會(huì)廢水、廢渣排放。 為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:
(1)量取500?600mL地溝油倒入2L燒杯中，再加入等體積的去離子水和40?50g氯化鈉粉末，之后移入水浴鍋中，加熱升溫至50?60°C，用玻璃棒攪拌水洗30?40min，靜置分層后分離得到油層；
(2)取400?500mL上述水洗處理后的地溝油倒入1L燒杯中，加入40?50g氫氧化鈉粉末，油浴升溫至40?50°C，放置在磁力攪拌機(jī)上以200?300r/min的轉(zhuǎn)速攪拌30min發(fā)生皂化反應(yīng)；
(3)將上述阜化后的地溝油放入臥式高速離心機(jī)，在8000?9000r/min的轉(zhuǎn)速下離心處理30?40min，之后分離得到沉淀物，油層收集備用，將沉淀物用液氮冷凍干燥，再放入氣流粉碎機(jī)進(jìn)行粉碎，過(guò)40目標(biāo)準(zhǔn)篩，即得重金屬離子吸附劑；
(4)量取300?400mL上述高速離心分離得到的油層倒入500mL燒杯中，放在石棉網(wǎng)上，用酒精燈對(duì)其進(jìn)行加熱，再用玻璃棒攪拌，并在攪拌狀態(tài)下滴加5?10mL質(zhì)量濃度為1%的磷酸溶液，滴加完畢后攪拌30?40min，添加10?20mL蒸饋水，繼續(xù)攪拌20?30min，之后靜置分層，分離得脫膠油層；
(5)將300?350mL脫膠油層移入減壓蒸餾裝置，啟動(dòng)真空栗和加熱裝置，對(duì)蒸餾瓶抽真空減壓至1000?1200Pa，加熱到90?100°C，直至油中再無(wú)氣泡產(chǎn)生，冷卻后得到脫水地溝油；
(6)取200?300mL上述脫膠脫水后的地溝油放入500mL三口燒瓶中，加入20?30mL丙三醇和2?3g酸化磁性催化劑放置在磁力攪拌機(jī)上，于40?50°C下攪拌20?30min對(duì)其預(yù)酯化；
(7)將上述預(yù)酯化后的地溝油倒入500mL三口燒瓶中，加入50?60mL質(zhì)量濃度為30%的甲醇，加熱至50?60°C，攪拌30?40min，之后將混合液體移入分液漏斗中，靜置分層得到上層的生物柴油粗品；
(8)最后將生物柴油粗品移入蒸餾裝置，先加熱至80?90°C，蒸餾去除多余甲醇，之后繼續(xù)升溫至180?240°C，并收集該溫度段的餾分，即為生物柴油成品。
[0006]所述的酸化磁性催化劑是由濃氨水浸泡后的氧化鋁和四氧化三鐵粉末經(jīng)400?500 °C的高溫煅燒制得。
[0007]所述的酸化磁性催化劑是由質(zhì)量濃度為20%的氟化鉀溶液浸泡后的氧化鎂和四氧化三鐵粉末經(jīng)500?600°C高溫煅燒后制得。
[0008]本發(fā)明的應(yīng)用方法:取10?30g本發(fā)明制得的皂化重金屬離子吸附劑加入到5?6L含鉻金屬離子廢水中，先測(cè)定鉻離子含量為280?300mg/L，處理2?4h后，測(cè)得鉻離子含量為30?40mg/L，去除率達(dá)到87?89%，將本發(fā)明制得的生物柴油應(yīng)用到柴油機(jī)中，比普通柴油更省油、更環(huán)保。
[0009]本發(fā)明的有益效果是:
(1)本發(fā)明將地溝油分離得到的油層和固體，將油層制得皂化重金屬離子吸附劑，將剩下的沉淀物制成生物柴油，對(duì)地溝油進(jìn)行綜合利用；
(2)本發(fā)明利用磁性酸催化劑不會(huì)具有強(qiáng)腐蝕性，提純工藝簡(jiǎn)單，不會(huì)有廢水、廢渣排放。
【具體實(shí)施方式】
[0010]量取500?600mL地溝油倒入2L燒杯中，再加入等體積的去離子水和40?50g氯化鈉粉末，之后移入水浴鍋中，加熱升溫至50?60°C，用玻璃棒攪拌水洗30?40min，靜置分層后分離得到油層；取400?500mL上述水洗處理后的地溝油倒入1L燒杯中，加入40?50g氫氧化鈉粉末，油浴升溫至40?50°C，放置在磁力攪拌機(jī)上以200?300r/min的轉(zhuǎn)速攪拌30min發(fā)生皂化反應(yīng)；將上述皂化后的地溝油放入臥式高速離心機(jī)，在8000?9000r/min的轉(zhuǎn)速下離心處理30?40min，之后分離得到沉淀物，油層收集備用，將沉淀物用液氮冷凍干燥，再放入氣流粉碎機(jī)進(jìn)行粉碎，過(guò)40目標(biāo)準(zhǔn)篩，即得重金屬離子吸附劑；量取300?400mL上述高速離心分離得到的油層倒入500mL燒杯中，放在石棉網(wǎng)上，用酒精燈對(duì)其進(jìn)行加熱，再用玻璃棒攪拌，并在攪拌狀態(tài)下滴加5?10mL質(zhì)量濃度為1%的磷酸溶液，滴加完畢后攪拌30?40min，添加10?20mL蒸餾水，繼續(xù)攪拌20?30min，之后靜置分層，分離得脫膠油層；將300?350mL脫膠油層移入減壓蒸餾裝置，啟動(dòng)真空栗和加熱裝置，對(duì)蒸餾瓶抽真空減壓至1000?1200MPa，加熱到90?100°C，直至油中再無(wú)氣泡產(chǎn)生，冷卻后得到脫水地溝油；取200?300mL上述脫膠脫水后的地溝油放入500mL三口燒瓶中，加入20?30mL丙三醇和2?3g酸化磁性催化劑放置在磁力攪拌機(jī)上，于40?50°C下攪拌20?30min對(duì)其預(yù)酯化；將上述預(yù)酯化后的地溝油倒入500mL三口燒瓶中，加入50?60mL質(zhì)量濃度為30%的甲醇，加熱至50?60°C，攪拌30?40min，之后將混合液體移入分液漏斗中，靜置分層得到上層的生物柴油粗品；最后將生物柴油粗品移入蒸餾裝置，先加熱至80?90°C，蒸餾去除多余甲醇，之后繼續(xù)升溫至180?240°C，并收集該溫度段的餾分，即為生物柴油成品。
[0011]所述的酸化磁性催化劑是由濃氨水浸泡后的氧化鋁和四氧化三鐵粉末經(jīng)400?500 °C的高溫煅燒制得。
[0012]所述的酸化磁性催化劑是由質(zhì)量濃度為20%的氟化鉀溶液浸泡后的氧化鎂和四氧化三鐵粉末經(jīng)500?600°C高溫煅燒后制得。
[0013]實(shí)例1
4.首先量取500mL地溝油倒入2L燒杯中，再加入等體積的去離子水和40g氯化鈉粉末，之后移入水浴鍋中，加熱升溫至50°C，用玻璃棒攪拌水洗30min，靜置分層后分離得到油層；取400mL上述水洗處理后的地溝油倒入1L燒杯中，加入40g氫氧化鈉粉末，油浴升溫至40°C，放置在磁力攪拌機(jī)上以200r/min的轉(zhuǎn)速攪拌30min發(fā)生皂化反應(yīng)；將皂化后的地溝油放入臥式高速離心機(jī)，在8000r/min的轉(zhuǎn)速下離心處理30min，之后分離得到沉淀物，油層收集備用，將沉淀物用液氮冷凍干燥，再放入氣流粉碎機(jī)進(jìn)行粉碎，過(guò)40目標(biāo)準(zhǔn)篩，即得皂化重金屬離子吸附劑；量取300mL上述高速離心分離得到的油層倒入500mL燒杯中，放在石棉網(wǎng)上，用酒精燈對(duì)其進(jìn)行加熱，再用玻璃棒攪拌，并在攪拌狀態(tài)下滴加5mL質(zhì)量濃度為1%的磷酸溶液，滴加完畢后攪拌30min，添加10mL蒸餾水，繼續(xù)攪拌20min，之后靜置分層，分離得脫膠油層；將300mL脫膠油層移入減壓蒸餾裝置，啟動(dòng)真空