郭俊旺;吴舒红;刘旭峰;魏彩云
【摘 要】The microemulsion fuel was prepared by partial transesterification of lard and methanol under the action of surfactant 6501 and NaOH. The reaction mixtures contained the monoglyceride, diglyceride and methyl ester of fatty acid and the unreacted methanol and lard oil. Since the monoglyceride of fatty acid in the products had the effect of emulsification, the reaction mixtures were transparent microemulsions. The combustion test proved that the reaction mixtures was not only easy to ignite, but also hah obvious microburst in the combustion process. The flame was orange and yellow, and there was no black smoke. Thus, the reaction product maybe is an excellent substitute for automobile fuel. This preparation method has two advantages-less surfactant consumption and little glycerol production, and the reaction product is the microemulsion that can be directly used for combustion without separating methanol and glycerol.%研究了在表面活性剂6501及NaOH的作用下,猪油与甲醇发生部分酯交换反应制备微乳燃油.反应混合物中包括脂肪酸甘油 单酯、双酯、脂肪酸甲醇酯、甲醇和猪油成分.由于产品中的脂肪酸甘油单酯具有乳化的作用,反应后的混合物为透明状的微乳液.燃烧试验证明反应混合物不仅点燃容易,且燃烧过程中出现明显的微爆现象,火焰呈橙黄,没有黑烟,即反应产物有可能成为汽车燃油的优良代用品.本研究方法有两个优势:一是体系中外加表面活性剂量大大降低;二是反应中极少有甘油产生,反应产物为微乳液,可直接用于燃烧,无需进行甲醇、甘油的分离. 【期刊名称】《天然气化工》
【年(卷),期】2017(042)003
【总页数】3页(P100-102)
【关键词】猪油;甲醇;反应;微乳燃油
【作 者】郭俊旺;吴舒红;刘旭峰;魏彩云
【作者单位】广东职业技术学院 轻化工程系,广东 佛山 528500;广东职业技术学院 轻化工程系,广东 佛山 528500;广东职业技术学院 轻化工程系,广东 佛山 528500;广东职业技术学院 轻化工程系,广东 佛山 528500
【正文语种】中 文
【中图分类】TQ517.45
地沟油是指从餐饮业回收的，质量、卫生极差，水分、过氧化值和酸值严重超标的非食用油。中国一年的动、植物油消费总量大约是2250万吨，每年能产生数百万吨地沟油。
目前已经开发出的地沟油资源化技术主要包括生产生物柴油、航空燃油、洗衣皂液、乙醇、沼气、选矿剂等。这些技术有一个共同的特点是工序复杂，地沟油利用率低，企业效益低或是亏本经营，从而限制了地沟油的利用。同时有些不法商人将地沟油经过简单的脱水、脱、脱臭处理后，与新鲜植物油或动物油混合后制成食用油销售，严重危害人民的身体健康。尽管政府不断加大力度打击地沟油犯罪活动，然而屡禁不止。因此急需开发出低成本利用地沟油的技术。
作者的科研团队根据地沟油成分复杂的特点，利用低温结晶的方法将其分为液体及固体两部分。液体部分利用微乳化技术直接制成微乳燃油供柴油发动机用，这一部分已经完成[1-2]。对于固体部分将利用反应的方法予以微乳化。目前尚未发现有类似的文献报道。
1.1 药品
猪油，食用猪油，四川绿岛油脂有限公司生产；甲醇、工业酒精，广州市俱辉化工有限公司生产；6501，非离子表面活性剂，辛集市润基化工有限责任公司生产；氢氧化钠，粉末状，沧州亿佳化工产品有限公司生产。
1.2 反应过程
称取猪油25g、甲醇150g、氢氧化钠0.175g、表面活性剂(6501)0.9g和搅拌粒子置于锥形瓶中；用电热式吹风机把锥形瓶瓶口处的猪油熔化；把铁架台、冷凝管、锥形瓶和集热式恒温加热磁力搅拌器装置好；往集热式恒温加热磁力搅拌器里装入水，使其液面高于锥形瓶瓶内溶液液面；开启搅拌器，调节温度至72℃，使其加热；待水浴温度达至72℃时，反应1h。
1.3 燃烧试验
取准备好的小截灯芯蘸取样品，在酒精灯上燃烧，观察火焰现象并记录。
2.1 反应温度的确定
甲醇的沸点为64.8℃，猪油的熔点在48℃，为了保证样品能够充分反应，反应温度应在甲醇沸点附近，这样既能确保甲醇在冷凝管的作用下不会挥发损失，又能保证样品在较高温度下充分反应。加之，烧瓶内外之间会有温度差，因此，水浴的温度应该要比瓶内温度略高2～3℃。因此，设置水浴的温度在72℃左右。
2.2 制备过程讨论
将猪油、甲醇及表面活性剂加入平底磨口烧瓶后，可见透明的液体中有白块状物沉于烧瓶底部。这是因为猪油的熔点高于室温，且不溶于甲醇，同时猪油的密度高于表面活性剂的甲醇溶液。液体呈现透明状，说明表面活性剂6501溶于甲醇形成溶液。随着水浴温度升高，可见在搅拌情况下，瓶内的混合物逐渐出现浑浊，呈现乳白。说明猪油逐渐熔化，在不断搅拌的条件下，形成暂时性乳液（图1）。
到达反应温度后，开始计时。起初，反应混合物依然为乳白。随着反应不断进行，可以观察到混合物有逐渐变透明的趋势。约50min后，混合物几乎透明（图2）。为确保反应进行充分，本实验的反应时间定为60min。
反应后样品全部溶解，成棕褐透明液体；常温下样品透明，无沉淀；随后将反应后的样品放在0℃下冷冻24h。取出观察发现，样品出现分层，有明显絮状物。然而将样品恢复室温后，样品又变为透明的液体。这说明反应后的化合物在室温下呈现液体状态，在0℃下某些成分会沉淀析出。
反应前后样品的外观状态不同，说明在本实验的条件下，猪油、甲醇间的确发生了化学反应。其反应原理与生物柴油制备原理类似，即酯交换反应，甲醇与猪油中脂肪酸甘油三酯反应，部分脂肪酸成分被取代下来，生成脂肪酸甘油二酯、单酯或甘油，同时生成部分脂肪酸甲酯（生物柴油主要成分）。反应的结果是形成了低分子量的混合物。尽管理论上应该有部分脂肪酸甘油三酯未反应，但是这些未反应的成分在这些低分子量的混合物中可溶，同时这些低分子量化合物又与甲醇形成微乳液，因此，反应后混合物呈现为透明的液体。下面的反应方程式的产物仅给出甘油和脂肪酸甲酯，实际上还应包括脂肪酸甘油二酯和单酯两种产物。当然，反应产物中还包括部分未反应的脂肪酸甘油三酯成分。
然而，随着温度降低，未反应的脂肪酸甘油三酯在混合物中的溶解度降低，0℃情况下析出，便出现24h冷冻试验后，混合物中有絮状物出现。恢复室温后，溶解度增加，样品便恢复原状。
2.3 燃烧现象讨论
燃烧实验可以观察到，反应混合物燃烧时，火焰内焰为黄，外焰为红，燃烧快速，有剧烈的火星飞溅，并伴有嗤嗤的响声。火星飞溅及嗤嗤的响声说明有微爆发生。由于微爆是微乳燃油的显著特征，因此说明生成了微乳液。为了比较微乳液与纯甲醇、纯猪油的燃烧现象，同时做了纯甲醇及纯猪油的燃烧试验。试验显示，纯甲醇燃烧时，点燃容易，火焰蓝透明，燃烧稳定，无微爆现象出现。而纯猪油燃烧时点燃非常困难，强行点燃后，火焰呈橘红，无微爆现象，同时伴有大量的黑烟。这些都说明反应产物与原材料有极大的不同，显示甲醇与猪油发生了化学反应。
2.4 制备工艺的优越性
本研究团队曾经指导学生利用甲醇及油酸直接制备猪油微乳液。猪油在室温下为固体，因此制备是在65℃的水浴中进行。试验表明是可以制备成微乳液的，但是将制备好的微乳液冷却至室温后，出现许多沉淀，原因是猪油成分室温下是固体。与直接制备猪油微乳液相比，反应制备工艺的一个重要优势是体系中外加表面活性剂量大大降低。直接制备中油酸的用量一般不少于总质量的25%，而反应制备中6501的质量分数不超过1%。同时反应后平
均分子量降低，以及自身生产的具有乳化性能的成分促其形成微乳液，其燃烧性能大为改观。
与生物柴油制备工艺相比，本研究的方法中极少有甘油产生，反应产物为微乳液，可直接用于燃烧，无需进行甲醇、甘油的分离。
(1)在少量表面活性剂6501及NaOH的作用下，猪油与甲醇发生部分酯交换反应，从而降低了猪油的平均分子量。反应后的混合物中包括反应产物脂肪酸甘油单酯、双酯、脂肪酸甲醇酯以及未反应的甲醇和猪油成分。由于产品中的脂肪酸甘油单酯具有乳化的作用，反应后的混合物为透明状的微乳液。
(2)燃烧试验证明了反应混合物的燃烧状态与纯甲醇、纯猪油有本质的区别，反应混合物不仅点燃容易，且燃烧过程中出现明显的微爆现象，火焰呈橙黄，没有黑烟，表明反应产物有可能成为汽车燃油的优良代用品。
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议