本發(fā)明涉及生物能源領(lǐng)域,特別涉及一種提煉微藻生物柴油的方法。
背景技術(shù):
隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展和人口的急劇增加,全世界對(duì)能源的需求量越來(lái)越大,也加大了對(duì)地球資源的開(kāi)采和利用,能源和環(huán)境問(wèn)題成為人類(lèi)關(guān)注的焦點(diǎn)。據(jù)相關(guān)的評(píng)估報(bào)告,按照目前的速度,世界傳統(tǒng)石油資源將在40年后用盡。隨著石油和煤炭資源的枯竭及其燃燒對(duì)空氣的污染,世界各國(guó)正積極開(kāi)展可再生新資源的開(kāi)發(fā)和利用。
生產(chǎn)生物柴油的常見(jiàn)方法是酯交換法,是采用油脂與甲醇在酸或堿催化條件下加熱反應(yīng)生成脂肪酸甲酯后分離的過(guò)程。微藻制備生物柴油傳統(tǒng)方法是將提取出來(lái)的微藻油脂通過(guò)酸催化反應(yīng)來(lái)制備生物柴油。由于在水含量高環(huán)境中利于微藻生長(zhǎng),因而收獲的微藻的含水量通常較高,在進(jìn)行提油之前都必須經(jīng)過(guò)充分的干燥,而干燥操作成本較大,可占到微藻生物柴油生產(chǎn)成本的三分之一到一半。
原位萃取酯交換反應(yīng)是用含油原料與酸化的醇類(lèi)接觸直接反應(yīng),醇既是提取溶劑,又是反應(yīng)物,且產(chǎn)物得到的脂肪酸甲酯含量高。研究表明,與傳統(tǒng)的生物柴油制備路線(xiàn)相比,在生物質(zhì)中油脂直接醇解制備生物柴油的產(chǎn)率提高20%。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種能夠提高收獲率且制備方法簡(jiǎn)單的提煉微藻生物柴油的方法。
為解決上述技術(shù)問(wèn)題,本發(fā)明的技術(shù)方案為:一種提煉微藻生物柴油的方法,其創(chuàng)新點(diǎn)在于,經(jīng)過(guò)破碎微藻、抽取藻漿、原位萃取和分離純化步驟,完成微藻生物柴油的提煉,所述具體步驟如下:
(1)破碎微藻:在收獲微藻后,將藻液通入破碎池中,使用超聲波破碎微藻;
(2)抽取藻漿:將破碎微藻后的藻液通過(guò)水泵流入沉淀池內(nèi),進(jìn)行自然沉淀,形成上下分層,所述上層液為水,下層液為藻漿,將下層藻漿抽取至反應(yīng)罐中;
(3)原位萃?。涸诜胖糜性鍧{的反應(yīng)罐中加入反應(yīng)劑和萃取劑,進(jìn)行加熱,保持所述反應(yīng)罐中的溫度為60-70℃,邊攪拌邊進(jìn)行原位萃取,所述反應(yīng)劑為甲醇與濃硫酸的混合物,所述濃硫酸與甲醇的體積比為0.03-0.04:1,所述濃硫酸為催化劑,所述萃取劑為正己烷,所述反應(yīng)劑與萃取劑的體積比為1:1,所述反應(yīng)劑與藻漿的體積比為1-2:1,所述萃取劑需要4-6h更換一次;
(4)分離純化:完成萃取后,將萃取后的上層液抽入收集罐中,邊加熱邊進(jìn)行攪拌,所述萃取劑蒸發(fā)進(jìn)入冷凝器,所述收集罐中剩下的即為生物柴油。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:
(1)相對(duì)于傳統(tǒng)的方法,本方法不需要引進(jìn)額外的試劑,就可以得到濃縮藻漿,收獲效率極高。
(2)相對(duì)于傳統(tǒng)的方法,本方法可直接使用濕藻,省去了微藻的干燥步驟,收獲的藻漿直接進(jìn)行油脂的生產(chǎn),減少了生產(chǎn)成本,簡(jiǎn)化步驟并節(jié)約了時(shí)間。
(3)相對(duì)于傳統(tǒng)的方法,本方法采用原位酯交換反應(yīng)產(chǎn)生生物柴油,微藻油脂的提取與酯化同步進(jìn)行,降低了物料的損耗,步驟簡(jiǎn)潔高效。
(4)相對(duì)于傳統(tǒng)的方法,本方法向反應(yīng)體系中同時(shí)加入反應(yīng)劑與萃取劑,萃取劑需要2-4h更換一次以減少其他產(chǎn)物量,使得酯化反應(yīng)正向進(jìn)行。
具體實(shí)施方式
下面的實(shí)施例可以使本專(zhuān)業(yè)的技術(shù)人員更全面地理解本發(fā)明,但并不因此將本發(fā)明限制在所述的實(shí)施例范圍之中。
實(shí)施例1
一種提煉微藻生物柴油的方法,經(jīng)過(guò)破碎微藻、抽取藻漿、原位萃取和分離純化步驟,完成微藻生物柴油的提煉,具體步驟如下:
(1)破碎微藻:在收獲微藻后,將藻液通入破碎池中,使用超聲波破碎微藻。
(2)抽取藻漿:將破碎微藻后的藻液通過(guò)水泵流入沉淀池內(nèi),進(jìn)行自然沉淀,形成上下分層,上層液為水,下層液為藻漿,將下層藻漿抽取至反應(yīng)罐中。
(3)原位萃取:在放置有藻漿的反應(yīng)罐中加入反應(yīng)劑和萃取劑,反應(yīng)劑為甲醇與濃硫酸的混合物,濃硫酸與甲醇的體積比為0.03:1,濃硫酸為催化劑,萃取劑為正己烷,反應(yīng)劑與萃取劑的體積比為1:1,反應(yīng)劑與藻漿的體積比為1:1,進(jìn)行加熱,保持反應(yīng)罐中的溫度為65℃,邊攪拌邊進(jìn)行原位萃取,每4h更換一次萃取劑。
(4)分離純化:完成萃取后,將萃取后的上層液抽入收集罐中,一邊加熱一邊攪拌,萃取劑蒸發(fā)進(jìn)入冷凝器,收集罐中剩下的即為生物柴油。
結(jié)論:本實(shí)施例的提煉微藻生物柴油的方法,步驟簡(jiǎn)單,操作簡(jiǎn)便,生物柴油產(chǎn)率為21%,相比于微藻的粗油脂產(chǎn)率,柴油轉(zhuǎn)化率接近100%。
實(shí)施例2
一種提煉微藻生物柴油的方法,經(jīng)過(guò)破碎微藻、抽取藻漿、原位萃取和分離純化步驟,完成微藻生物柴油的提煉,具體步驟如下:
(1)破碎微藻:在收獲微藻后,將藻液通入破碎池中,使用超聲波破碎微藻。
(2)抽取藻漿:將破碎微藻后的藻液通過(guò)水泵流入沉淀池內(nèi),進(jìn)行自然沉淀,形成上下分層,上層液為水,下層液為藻漿,將下層藻漿抽取至反應(yīng)罐中。
(3)原位萃取:在放置有藻漿的反應(yīng)罐中加入反應(yīng)劑和萃取劑,反應(yīng)劑為甲醇與濃硫酸的混合物,甲醇與濃硫酸的體積比為0.03:1,濃硫酸為催化劑,萃取劑為正己烷,反應(yīng)劑與萃取劑的體積比為1:1,反應(yīng)劑與藻漿的體積比為2:1,進(jìn)行加熱,保持反應(yīng)罐中的溫度為70℃,所述反應(yīng)劑為甲醇與濃硫酸的混合物,所述濃硫酸與甲醇的體積比為0.03-0.04:1,所述濃硫酸為催化劑,所述萃取劑為正己烷,所述反應(yīng)劑與萃取劑的體積比為1:1,所述反應(yīng)劑與藻漿的體積比為1-2:1,所述萃取劑需要6h更換一次;
(4)分離純化:完成萃取后,將萃取后的上層液抽入收集罐中,一邊加熱一邊攪拌,萃取劑蒸發(fā)進(jìn)入冷凝器,收集罐中剩下的即為生物柴油。
結(jié)論:本實(shí)施例的提煉微藻生物柴油的方法,步驟簡(jiǎn)單,操作簡(jiǎn)便,生物柴油產(chǎn)率為20%,相比于微藻的粗油脂產(chǎn)率,柴油轉(zhuǎn)化率為73%。
實(shí)施例3
一種提煉微藻生物柴油的方法,經(jīng)過(guò)破碎微藻、抽取藻漿、原位萃取和分離純化步驟,完成微藻生物柴油的提煉,具體步驟如下:
(1)破碎微藻:在收獲微藻后,將藻液通入破碎池中,使用超聲波破碎微藻。
(2)抽取藻漿:將破碎微藻后的藻液通過(guò)水泵流入沉淀池內(nèi),進(jìn)行自然沉淀,形成上下分層,上層液為水,下層液為藻漿,將下層藻漿抽取至反應(yīng)罐中。
(3)原位萃?。涸诜胖糜性鍧{的反應(yīng)罐中加入反應(yīng)劑和萃取劑,反應(yīng)劑為甲醇與濃硫酸的混合物,甲醇與濃硫酸的體積比為0.04:1,濃硫酸為催化劑,萃取劑為正己烷,反應(yīng)劑與萃取劑的體積比為1:1,反應(yīng)劑與藻漿的體積比為2:1,進(jìn)行加熱,保持反應(yīng)罐中的溫度為65℃,邊攪拌邊進(jìn)行原位萃取,每3h更換一次萃取劑。
(4)分離純化:完成萃取后,將萃取后的上層液抽入收集罐中,邊加熱邊進(jìn)行攪拌,萃取劑蒸發(fā)進(jìn)入冷凝器,收集罐中剩下的即為生物柴油。
結(jié)論:本實(shí)施例的提煉微藻生物柴油的方法,步驟簡(jiǎn)單,操作簡(jiǎn)便,生物柴油產(chǎn)率為23%左右,相比于微藻的粗油脂產(chǎn)率,柴油轉(zhuǎn)化率接近73%。
以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解,本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制,上述實(shí)施例和說(shuō)明書(shū)中描述的只是說(shuō)明本發(fā)明的原理,在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下,本發(fā)明還會(huì)有各種變化和改進(jìn),這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書(shū)及其等效物界定。