近年来,为缓解能源紧缺和环境污染问题,生物柴油作为一种可再生的、环境友好型能源受到人们的普遍关注。甘油是生物柴油生产中的主要副产物,是评价生物柴油质量的重要指标之一。2007年我国实施的生物柴油国家标准规定游离甘油的含量不超过0.02%。生物柴油精制工艺在中国来说还不是很完善,因此生物柴油精制工艺的研究,特别是除去生物柴油中的甘油的研究具有重要的理论意义和现实意义。
本文以大豆油和甲醇为原料,采用碱催化法制备了生物柴油,将制备得到的生物柴油作为原料,进行树脂吸附精制工艺和水洗精制工艺的研究。
本文利用红外光谱对大豆油和其酯交换产物进行了表征,确定了反应产品中有脂肪酸甲酯生成,并用气质联用对脂肪酸甲酯的组成进行了分析,其主要组成成分为棕榈酸甲酯,10,13-二十碳二烯酸甲酯,油酸甲酯,11-二十碳烯酸甲酯,19-甲基十九烷酸甲酯和山嵛酸甲酯。
用吸附仪对大孔吸附树脂的孔径分布和比表面积进行了表征。研究了大孔吸附树脂吸附生物柴油中的游离甘油的静态动力学行为和含水量对甘油吸附的影响。实验结果表明：四种大孔吸附树脂符合动力学特征,NWD2的平衡时间为250min,
NWD1、NWD3和NWD4为270min;
NWD2符合动力学方程,相关系数均0.99；NWD2的控制步骤是颗粒扩散和膜扩散,其他树脂的控制步骤是颗粒扩散；树脂的含水量对吸附量的影响比较大,干树脂的吸附量低于20mg/g,当含有饱和含水量时,NWD4的吸附量最大,为106.78mg/g,除NWD1树脂外,含水量与吸附量基本呈线性关系,NWD1树脂中含水量超过30%时就不会影响甘油的吸附。
本文还考察了不同类型阳离子交换树脂对生物柴油中游离甘油的吸附率。实验结果发现：(1)阳离子交换树脂的吸附行为符合动力学特征,均符合拟二级动力学方程；(2)IR120的吸附量最小,FPC3500次之,252树脂的吸附量最大；(3)Na型干树脂与湿树脂相比吸附率降低了50%,H型吸附率只是略有降低。(4)离子交换树脂的含水量超过15%就不会影响甘油的吸附。
通过单因素实验对传统的精制方法水洗工艺进行了优化。最佳水洗条件为：水洗温度50℃,水洗量(占油重)20%,水洗时间10min,水洗次数3次,水洗搅拌速率为100r/min。在最优条件下,生物柴油的游离甘油含量符合我国的国家标准。并且与树脂吸附法进行了对比,发现甘油的去除率均在87%以上,生物柴油中残留的游离甘油含量均低于0.02%。相比而言,树脂吸附法的效果更好,其中NWD4的甘油去除率达到了98.12%,生物柴油中游离甘油的含量仅为0.0021%。