一種采用市政污泥制備生物柴油的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于化工領(lǐng)域，涉及一種生物柴油，具體來(lái)說是一種采用市政污泥制備生物柴油的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，我國(guó)能源工業(yè)雖然持續(xù)發(fā)展，為經(jīng)濟(jì)發(fā)展做出了積極的貢獻(xiàn)，但是能源危機(jī)和環(huán)境污染問題依然日益凸顯。能源危機(jī)和環(huán)境危機(jī)促使可再生的清潔能源的開發(fā)成為當(dāng)務(wù)之急。利用城鎮(zhèn)的生活污水處理廠的污泥制備生物柴油是其中的解決方式之一。每年我國(guó)都會(huì)產(chǎn)生大量的城市污泥，這些污泥的處理不但成本高而且容易造成二次污染。另一方面污泥中含有10%-20%的可酯交換的成分，通過污泥制備生物柴油是可行的。
[0003]當(dāng)前生產(chǎn)生物柴油的原料主要是大豆油、菜籽油、向日葵油、棕櫚油等，這些原料的成本占了生物柴油制品總成本的70%-80%，這高額的制作成本嚴(yán)重阻礙了生物柴油產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。同時(shí)由于這些植物的生長(zhǎng)需要大量的土地，搶占了糧食作物的生長(zhǎng)空間，容易引發(fā)糧食危機(jī)。而城市污水處理廠的污泥由于它本身就是廢棄物、污染物，所以得到它的成本很低。它產(chǎn)量豐富，而且源源不斷即能滿足生物柴油生產(chǎn)的成本要求，又能保障原料供應(yīng)，最后也能解決污泥的處理問題。因此，用城市污泥制備生物柴油是一個(gè)非常有前景的應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種采用市政污泥制備生物柴油的方法，所述的這種采用市政污泥制備生物柴油的方法解決了現(xiàn)有技術(shù)中的市政污泥沒有得到很好的利用，污染環(huán)境的技術(shù)問題。
[0005]本發(fā)明提供了一種采用市政污泥制備生物柴油的方法，包括如下步驟:
1)一個(gè)將市政污泥干燥的步驟，以污水處理廠取得的污泥為原料，經(jīng)熱干燥得到干燥的污泥；
2)一個(gè)對(duì)污泥進(jìn)行研磨的步驟，將污泥研磨到粒徑在70-80 μ m之間，再在50~70°C烘箱中烘烤4~8小時(shí)，然后冷卻室溫；
3)一個(gè)對(duì)污泥進(jìn)行萃取的步驟，以混合溶劑為提取劑，采用索氏提取的方法進(jìn)行提取，所述的混合溶劑由極性溶劑和非極性溶劑組成，所述的極性溶劑沸點(diǎn)低于非極性溶劑。
[0006]4) 一個(gè)對(duì)提取劑進(jìn)行蒸發(fā)的步驟，將步驟3)的反應(yīng)物進(jìn)行加熱，直至提取劑蒸發(fā)完全，然后放在烘箱中烘干，獲得固態(tài)的油脂提取物；
5)一個(gè)對(duì)油脂進(jìn)行甲酯化的步驟，在提取的油脂中加人硫酸、甲醇溶液，固態(tài)的油脂提取物:硫酸:甲醇溶液的質(zhì)量體積比為5g:2~4ml:198ml，在50~80°C下發(fā)生甲酯化反應(yīng)；然后采用正己烷溶劑萃取脂肪酸甲酯，即得生物柴油，經(jīng)GC-MS檢測(cè)表明長(zhǎng)鏈脂肪酸甲酯的含量達(dá)96%以上。
[0007]進(jìn)一步的，所述的污泥為污水處理廠任意處理步驟所獲得的污泥。
[0008]進(jìn)一步的，所述的混合溶劑為正己烷和丙酮、或者正己烷和氯仿、或者正己烷和甲醇組成的混合物，所述的正己烷和丙酮的體積比為2:1，正己烷和氯仿的體積比為2:1，正己烷和甲醇的體積比為2:1。
[0009]進(jìn)一步的，所述的濃硫酸溶液的質(zhì)量百分比濃度為98%，所述的甲醇溶液為無(wú)水甲醇。
[0010]進(jìn)一步的，萃取用的混合溶劑中，所述的沸點(diǎn)低的極性溶劑占提取器容積的1/2，混合溶劑整體占提取容器容積的1/3。
[0011]進(jìn)一步的，在一個(gè)對(duì)油脂進(jìn)行甲酯化的步驟中，5g固態(tài)的油脂提取物來(lái)計(jì)算，將5g固態(tài)的油脂提取物來(lái)放入一個(gè)反應(yīng)容器中，加人198ml無(wú)水甲醇使之溶解，再加人2~4ml濃硫酸，在50~80°C下加熱回流20~50min，在50~80°C下加熱回流20~50min，接著，加正己烷提取甲酯化產(chǎn)物，取出上清液，下層再用正己烷洗滌，分離，最后得到的上清液再蒸干。
[0012]具體的，所述污泥干燥是在油浴鍋干燥的，處理?xiàng)l件為:100~120°C下干燥7~15小時(shí)，所得干污泥的含水量小于1%。
[0013]具體的，所述的固態(tài)的油脂提取物的烘干步驟是:首先，在油浴鍋中100~120°C下干燥，當(dāng)溶劑都蒸發(fā)后，將其放入烘箱中60'90°C下干燥5~20小時(shí)，之后在干燥環(huán)境下冷卻到室溫，最后稱量。
[0014]具體的，步驟5)中，所述的濃硫酸的濃度為98%。
[0015]本發(fā)明采用城市污泥作為制備生物柴油的原料，城市污泥每年產(chǎn)量大且含有相當(dāng)含量的油脂，滿足生物柴油原料成本低廉、可持續(xù)供應(yīng)的要求；同時(shí)也降低了污泥處理成本和風(fēng)險(xiǎn)，為污泥資源的利用找到了一個(gè)新思路。本發(fā)明的油脂提取時(shí)根據(jù)污泥中油脂含量的特征選用的混合溶劑，有利于對(duì)污泥中油脂的提取。油脂提取的方法為索氏提取，它的優(yōu)點(diǎn)就是操作簡(jiǎn)單、安全，而且提取效果好。只需要改變提取劑就能改變油脂提取的量和成分。
[0016]本發(fā)明和已有技術(shù)相比，其技術(shù)進(jìn)步是顯著的。本發(fā)明以城市污水處理廠的污泥為原料，以混合溶劑為提取劑，以索氏提取為提取方法，其優(yōu)勢(shì)是油脂提取方便，提取的產(chǎn)量高，同時(shí)改變提取劑的成分可以很好的改變提取產(chǎn)量和提取成分。
[0017]
【具體實(shí)施方式】
實(shí)施例1 (I)污泥的干燥
將污水處理廠取得的污泥在油浴加熱條件下進(jìn)行干燥。
[0018](2)污泥的研磨
用研缽研磨污泥，研磨到70-80 μ m，然后再在60°C烘箱中烘烤6小時(shí)，最后冷卻室溫，用于油脂提取。
[0019](3)萃取
以正己烷和丙酮的混合溶液為提取劑，采用索氏提取的方法進(jìn)行提取，丙酮溶液占提取管容積的1/2，混合溶劑中正己烷和丙酮的體積比為2:1。
[0020](4)提取劑的蒸發(fā)
油脂提取結(jié)束后，將圓底燒瓶放在105°C油浴加熱中，直至提取劑完全蒸發(fā)完全。將燒瓶取出放在烘箱中12小時(shí)，第二天室溫后稱量。
[0021](5)油脂甲酯化
以5g固態(tài)的油脂提取物來(lái)計(jì)算，將5g固態(tài)的油脂提取物來(lái)放入一個(gè)反應(yīng)容器中，加人198ml無(wú)水甲醇使之溶解，再加人2~4ml濃硫酸，在50~80°C下加熱回流20~50min，在50~80°C下加熱回流20~50min然后采用正己烷溶劑萃取脂肪酸