一种复合型脱色剂及利用地沟油制备生物柴油的脱色方法

技术领域

本发明属于生物柴油净化技术领域，具体涉及一种针对地沟油的复合型脱色剂，和利用该脱色剂对地沟油制备生物柴油进行脱色的方法。

背景技术

生物柴油是一种可再生且安全性高的新型燃料，它是以大豆和油菜籽等油料作物、油棕和黄连木等油料林木果实、工程微藻等油料水生植物以及动物油脂、废餐饮油等为原料制成的液体燃料。生物柴油是一种可再生且安全性高的新型燃料，能以任意比与石化柴油混合，被认为是优质的柴油替代品。

为了在不增加植物油生产压力的基础上实现生物柴油原料供应和稳定生产，地沟油被越来越多的人认为是生物柴油的理想原料，一是其价格相对低廉，二是具有绿色能源再利用的环保价值。然而食用油经过反复的高温煎炸使用后，油料中的磷脂、蛋白质等开始分解、变性或与其它物质反应生成大量深色物质。因此，地沟油大多颜色深，由地沟油为原料制备的生物柴油多呈深褐色。

色度是生物柴油的主要性质之一，生物柴油颜色的深浅直接影响生物柴油的品质和外观。

目前对深色生物柴油脱色研究方面的报导还较少，传统的精馏或蒸馏提纯生产生物柴油的方法对生物柴油也有一定的脱色作用，但单纯用蒸馏或精馏进行脱色的设备成本和操作费用相对较高，产率相对较低。

张海霞等（北京化工大学学报2009年36卷96～98页，《地沟油为原料制备的深色生物柴油的氧化法脱色》）研究的双氧水氧化法对以地沟油为原料制备的深色生物柴油有一定的脱色效果，但是也存在两个弊端：一是脱色剂用量较高，需要加入质量为油重15%的双氧水（质量分数30%）；二是脱色后所得生物柴油酸值、水分会有所增大。

申请号为201110022266.2的中国专利《一种地沟油制备生物柴油的脱色方法》，以钠基膨润土和碳酸钠制备的碱性脱色剂对深色生物柴油有显著脱色效果，配比简单，但其碱性脱色剂用量也高达4～6%。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种针对地沟油具有很好的脱色效果，而且还具有降低酸值和脱水效果的复合型脱色剂。

本发明的另一个目的在于提供一种利用地沟油制备生物柴油的脱色方法，该脱色方法采用上述复合型脱色剂对地沟油进行脱色，且脱色剂的用量低。

本发明的上述目的是通过如下方案予以实现的：

一种复合型脱色剂，该复合型脱色剂的原料配方是由氧化锌和碳酸钠组成，其中，按照质量百分比计，氧化锌为80～95%，碳酸钠为5～20%。

上述复合型脱色剂的配方中，氧化锌和碳酸钠都是具有脱色效果的物质，是本发明人通过对大量具有脱色作用的物质进行试验方案设计和试验数据分析后筛选得到的；本发明人发现将氧化锌和碳酸钠按照一定比例调配后，不但能够对地沟油进行很好的脱色，而且还能够有效降低生物柴油的酸值，并且具有显著的脱水效果。

上述复合型脱色剂的制备方法如下所示：按照上述配方用量称取氧化锌和碳酸钠，混合后加入少量水溶解成糊状，然后在120～150℃下干燥3～5小时，冷却至室温后再研磨至粉状，从而制备得到所需复合型脱色剂。

上述制备方法中，将氧化锌和碳酸钠混合后加入少量水溶解成糊状后，再经过高温干燥冷却后研磨成粉状，而不是简单地将氧化锌和碳酸钠混合干燥，是因为发明人通过研究后发现，将氧化锌和碳酸钠混合后加水溶解成糊状，再经过高温干燥的活化后，原混合物固体变得更为蓬松，其内部形成了多孔状结构，因此脱色吸附功能变强，与直接将氧化锌和碳酸钠混合干燥相比，其对地沟油的脱色效果好很多。

一种利用地沟油制备生物柴油的脱色方法，该脱色方法采用上述复合型脱色剂对地沟油进行脱色，具体包括如下步骤：

将由地沟油制备的深色生物柴油搅拌升温至90～110℃，然后加入复合型脱色剂，90～110℃下搅拌脱色30～60分钟后，过滤并收集滤液，则得到符合要求的浅色生物柴油。

上述制备方法中，复合型脱色剂的用量为深色生物柴油质量的0.8%～2.0%；发明人经过研究发现，复合型脱色剂的用量若低于0.8%，则脱色效果变差，若高于2.0%，则脱色效果也无显著提升，且脱色剂用量大会导致吸附的生物柴油越多，影响脱色后的生物柴油回收率，因此，综合考虑后，复合型脱色剂的用量选择为深色生物柴油质量的0.8%～2.0%。

上述制备方法中，将由地沟油制备的深色生物柴油搅拌升温至90～110℃，然后加入复合型脱色剂，90～110℃下搅拌脱色30～60分钟，这里温度选择90～110℃，是发明人通过实验优化后筛选而得；发明人通过研究发现，温度低于90℃时脱色效果差，温度高于110℃时脱色效果也没有继续上升趋势，因此综合考虑，本发明脱色方法中温度选择90～110℃。

本发明的复合型脱色剂可以循环使用，一次使用后，加入适量水，分离油层后，再次于120～150℃下干燥3～5小时后，即可重新使用。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

本发明的复合型脱色剂对地沟油具有很好的脱色效果，还具有降低酸值和脱水效果，成本低廉，制备方法简单，而且可以循环使用；采用该复合型脱色剂对地沟油进行脱色处理，其操作简单，脱色效果好，而且复合型脱色剂用量少。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步地解释，但具体实施例并不对本发明做任何限定。

实施例1

本实施例的复合型脱色剂，其原料配方是由氧化锌和无水碳酸钠组成，其中，按质量百分比计，氧化锌为80%，无水碳酸钠为20%。

上述复合型脱色剂的制备方法是：按照上述配方用量称取氧化锌和碳酸钠，混合后加入少量水溶解成糊状，然后在120℃下干燥5小时，冷却至室温后再研磨至粉状，从而制备得到所需复合型脱色剂。

本实施例生物柴油脱色方法包括如下步骤：将地沟油制备的深色生物柴油搅拌升温至90℃，加入本实施例的复合型脱色剂，复合型脱色剂加入量为地沟油质量的0.8%，控温90℃下搅拌脱色60分钟后，过滤收集浅黄色滤液，则该浅黄色滤液为所需浅色生物柴油。

对深色生物柴油和浅黄色生物柴油进行物理性能的测定，结果如表1所示。

表1  实施例1中生物柴油脱色前后理化性能参数变化

从表1可以看出，本实施例所用深色生物柴油本来颜色为红褐色，经过上述脱色处理后其色度由3.8降低至1.6，最终变成浅黄色的生物柴油；此外，生物柴油脱色后的水分含量也比脱色前有较大减少，说明该复合型脱色剂及脱色方法对生物柴油还具有一定脱水作用；生物柴油脱色后的酸值相比脱色前也有较大减少，说明该复合型脱色剂及脱色方法对生物柴油还具有降低酸值的作用。

实施例2

本实施例的复合型脱色剂，其原料配方是由氧化锌和无水碳酸钠组成，其中，按质量百分比计，氧化锌为85%，无水碳酸钠为15%。

上述复合型脱色剂的制备方法是：按照上述配方用量称取氧化锌和碳酸钠，混合后加入少量水溶解成糊状，然后在130℃下干燥4小时，冷却至室温后再研磨至粉状，从而制备得到所需复合型脱色剂。

本实施例生物柴油脱色方法包括如下步骤：

将地沟油制备的深色生物柴油搅拌升温至100℃，加入本实施例的复合型脱色剂，复合型脱色剂的加入量为地沟油质量的1.2%，控温100℃下搅拌脱色40分钟后，过滤收集浅黄色滤液，则该浅黄色滤液即为所需浅色生物柴油。

对深色生物柴油和脱色后的浅黄色生物柴油进行物理性能的测定，结果如表2所示。生物柴油色度可由3.2降低至1.4，颜色由深黄色变为浅黄色，且水分和酸值都要一定程度的降低。

表2  实施例2中生物柴油脱色前后理化性能参数变化

实施例3

本实施例的复合型脱色剂，其原料配方是由氧化锌和无水碳酸钠组成，其中，按质量百分比计，氧化锌为90%，无水碳酸钠为10%。

上述复合型脱色剂的制备方法是：按照上述配方用量称取氧化锌和碳酸钠，混合后加入少量水溶解成糊状，然后在150℃下干燥3小时，冷却至室温后再研磨至粉状，从而制备得到所需复合型脱色剂。

本实施例生物柴油脱色方法包括如下步骤：

将地沟油制备的深色生物柴油搅拌升温至110℃，加入本实施例的复合型脱色剂，复合型脱色剂的加入量为地沟油质量的2.0%，控温110℃下搅拌脱色30分钟后，过滤收集浅黄色滤液，则该浅黄色滤液即为所需浅色生物柴油。

表3  实施例3中生物柴油脱色前后理化性能参数变化

对深色生物柴油和脱色后的浅黄色生物柴油进行物理性能的测定，结果如表3所示。生物柴油色度可由2.6降低至1.2，颜色由深黄色变为浅黄色，且水分和酸值都要一定程度的降低。