一種利用雙水相萃取技術分離提純生物油的方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種生物油分離提純的方法，具體涉及一種采用超聲技術耦合的雙水 相萃取技術，有效分離出生物油中水和親水性物質的方法。
【背景技術】
[0002] 農林廢棄物中的生物質經過快速熱裂解，并迅速冷卻得到一種黑色伴有刺激性氣 味的粘稠液體一一裂解油，俗稱生物油。然而，與傳統的石油產品相比，目前的生物油卻具 有諸如酸性高、水分高、勃度高、熱值低等缺點，在精制效率和產品質量方面還存在很多問 題，極大的阻礙了其產業化的推廣與應用。因此，如何有效地對生物油進行精制與加工，促 進其產業化進程為當務之急。
[0003] 生物油中的水分根據裂解方法和原料的不同，其中所含的水分為20 - 50%。較高 的含水量會降低熱值，增加油的粘度，對生物油的下一步反應、處理造成稀釋。而且采用加 氫法，乳化法等對生物油進行處理的時候，過多的水分將會導致催化劑和另外加入反應劑 的濃度降低，從而對反應效率產生影響。
[0004] 高酸性是由于生物油中的有機酸造成的，其中含量最高的是乙酸。高酸性使得生 物油在生產運輸過程中對設備產生腐蝕，且在使用時對發動機的腐蝕嚴重，以至于生物油 仍無法直接添加于燃料之中。高粘度對生物油在生產、運輸過程中造成不便的同時，對反應 的傳質也造成影響。
[0005] 生物油中現在能檢測出的組分種類有400多種，包括酚類、酸類、醛類、酮類、酯 類、糖類、呋喃類等，過多的有機物對生物油的改性有很大的阻礙。對不同種類的有機物進 行分離是生物油應用中亟待解決的關鍵問題。
[0006] 中國ZL201210201734. 7采用水洗、減壓蒸餾、萃取等工藝過程將生物油分層水 相、糖類、酸類以及不溶性殘渣四個部分，提高了生物油的附加值。操作方法復雜，不適宜工 業化生產。
[0007]現有的技術還無法將生物油中的水分和酸性物質方便且徹底地去除，如蒸餾精餾 將會耗費巨大的能源，在經濟上不可行。超臨界萃取需要高溫高壓環境，對設備的要求過 高，且同樣需要大量的能源，生產能力小。普通萃取所需的萃取劑量大，萃取效果差。
【發明內容】
[0008] 為了解決現有的生物油分離技術中存在的問題，本發明提供了一種利用雙水相萃 取技術分離提純生物油的方法，降低了油相中的酸性，含水量，增加了流動性，具有操作簡 便、設備常規、高效、分離效果好的優點。
[0009] 本發明解決技術問題的技術方案是：
[0010] 一種利用雙水相萃取技術分離提純生物油的方法，包括以下步驟：（1)測試生物 油中的含水量，在生物油中加入硫酸銨和正丁醇，邊攪拌邊超聲10-30min后，靜置l-3h后 分層，完成一級萃取；(2)取步驟（1)所得上層油相，重復步驟（1)所述操作方法進行二級 萃取；（3)重復步驟（2)所述操作方法1-3次。在生物油中加入硫酸銨和正丁醇后，硫酸 銨溶解于生物油的水中，形成硫酸銨水溶液，生物油中的部分酸類和糖類也被富集在硫酸 銨水溶液中；正丁醇會溶解在生物油中的油類物質中，當硫酸銨和正丁醇用量達到一定值 時，由于二者不互溶，使得體系分層形成兩相，從而達到分離提純生物油的目的，減少其中 的水、酸含量，增加其流動性。超聲能使體系破乳，加速兩相分離，提高分離提純的效果和效 率。
[0011] 作為優選，所述步驟（3)為重復步驟（2)所述操作方法1次。經過三級萃取后，油 相中的水含量大幅度降低，再次對油相進行萃取，水含量降低不明顯。
[0012] 作為優選，步驟（1)中所述硫酸銨與生物油中含水質量比為0. 3-0. 6 :1，步驟（2) 中所述硫酸銨與油相中含水質量比與步驟（1)中所述硫酸銨與生物油中含水質量比相同。
[0013] 作為優選，步驟（1)中所述正丁醇與生物油中含水質量比為0. 2-0. 5 :1，步驟（2) 中所述正丁醇與油相中含水質量比與步驟（1)中所述正丁醇與生物油中含水質量比相同。
[0014] 更優選，步驟（1)中所述硫酸銨與生物油中含水質量比為0.4 :1。
[0015] 更優選，步驟（1)中所述正丁醇與生物油中含水質量比為0.3 :1。
[0016] 本發明的有益效果為：
[0017] 本發明所述生物油的分離提純方法，操作簡便、設備常規，不使用大量萃取劑，僅 采用少量硫酸銨和正丁醇，在攪拌和超聲作用下，利用雙水相萃取作用，將生物油中水、酸 類、糖類與油類分離，從而達到分離提純的目的，具有高效、分離效果好的優點，適合工業 化生產。
【具體實施方式】
[0018] 以下結合實施例來解釋本發明，但實施例并不對本發明做任何形式的限定。
[0019] 本發明采用由農作秸桿于500°C-600°C裂解的產物作為被萃取物質。經精密水分 測量儀，測得生物油中的水分為49%，其用GC-MS檢查所得含量如下所示：
[0020] 表 1 :
[0021]
[0022] 實施例1
[0023] (1)在錐形瓶中裝入稱量好的5. 39g硫酸銨和4. 04g正丁醇，再加入27. 5g的生物 油。將上述溶液用機械攪拌使得萃取劑和被萃取物充分混合邊攪拌邊超聲，處理10分鐘后 再靜置1小時，溶液分為上下兩層，上層為深褐色的油相，下層為深黃色的水相。所得的油 相質量為15. 5g，油相中含水量為15. 8%，分離上層油相。
[0024] (2)將15. 5g上述分離的生物油相加入錐形瓶中，加入0?98g硫酸銨和0?73g正丁 醇，即所加入的萃取劑和生物油中的水含量的比值和步驟（1)中的相等。邊攪拌邊超聲處 理10分鐘，再靜置1小時。溶液分為上下兩層，所得的油相質量為13. 68g，油相中含水量為8. 9%〇
[0025] (3)將步驟⑵所得油相加入錐形瓶中，加入0.49g硫酸銨和0.41g正丁醇，邊攪 拌邊超聲處理10分鐘，再靜置1小時。溶液分為上下兩層，所得的油相質量為12. 54g，油相 中含水量為5. 9%。經GC-MS測得，油相中的物質組成見表2 :
[0026]表 2 :
[0027]
[0028] 油相中水含量降低，且糖類、酸類物質含量也降低。
[0029] 實施例2
[0030] (1)在錐形瓶中裝入稱量好的4. 04g硫酸銨和4. 04g正丁醇，再加入27. 5g的生物 油。將上述溶液用機械攪拌使得萃取劑和被萃取物充分混合邊攪拌邊超聲，處理20分鐘后 再靜置3小時，溶液分為上下兩層，上層為深褐色的油相，下層為深黃色的水相。所得的油 相質量為16. 4g，油相中含水量為16. 6%，分離上層油相。
[0031] (2)將16. 4g上述分離的生物油相加入錐形瓶中，加入0.82g硫酸銨和0.54g正 丁醇，邊攪拌邊超聲處理20分鐘，再靜置3小時。溶液分為上下兩層，所得的油相質量為 13. 97g，油相中含水量為9. 7%。
[0032] (3)將步驟（2)所得油相加入錐形瓶中，加入0?41g硫酸銨和0?27g正丁醇，邊攪 拌邊超聲處理20分鐘，再靜置3小時。溶液分為上下兩層，所得的油相質量為12. 73g，油相 中含水量為6. 5%。經GC-MS測得，油相中的物質組成見表3 :
[0033]表 3:
[0034]
[0035] 實施例3
[0036] (1)在錐形瓶中裝入稱量好的8. 08g硫酸銨和6. 74g正丁醇，再加入27. 5g的生物 油。將上述溶液用機械攪拌使得萃取劑和被萃取物充分混合邊攪拌邊超聲，處理30分鐘后 再靜置2小時，溶液分為上下兩層，上層為深褐色的油相，下層為深黃色的水相。所得的油 相質量為15. 9g，油相中含水量為16. 1%，分離上層油相。
[0037] (2)將15. 9g上述分離的生物油相加入錐形瓶中，加入1. 54g硫酸銨和1. 28g正 丁醇，邊攪拌邊超聲處理30分鐘，再靜置2小時。溶液分為上下兩層，所得的油相質量為 13. 80g，油相中含水量為9. 3%。
[0038] (3)將步驟⑵所得油相加入錐形瓶中，加入0.77g硫酸銨和0.64g正丁醇，邊攪 拌邊超聲處理30分鐘，再靜置2小時。溶液分為上下兩層，所得的油相質量為12. 58g，油 相中含水量為6. 1 %。經GC-MS測得，油相中的物質組成見表4 :
[0039]表 4 :
[0040]
[0041] 比較例1:
[0042] 采用與實施例相同用量的硫酸銨、正丁醇和生物油，不同的是不采用超聲，僅采用 機械攪拌進行三級萃取，所得油相質量為15. 9g，油相中含水量為18. 0%。
[0043] 通過對比實施例1和比較例1發現，超聲后能獲得更好的分離效果，能進一步降低 油相中的含水量，同時油相的流動性更佳。
[0044] 比較例2-7
[0045] 采用與實施例相同用量的硫酸銨、醇和生物油，相同的操作方法，不同的是醇的種 類，所得油相中含水量見表5。
[0046]表 5 :
[0047]
[0048] 通過對比比較例2-6和實施例1發現，正丁醇和硫酸銨的萃取體系對生物油的分 離提純效果最佳。
[0049] 以上僅列舉了本發明的優選實施方案，本發明的保護范圍并不限制于此，本領域 技術人員在本發明權利要求范圍內所作的任何改變均落入本發明保護范圍內。
【主權項】
1. 一種利用雙水相萃取技術分離提純生物油的方法，其特征在于，所述方法包括以 下步驟：（1)測試生物油中的含水量，在生物油中加入硫酸銨和正丁醇，邊攪拌邊超聲 10-30min后，靜置l-3h后分層，完成一級萃取；（2)取步驟（1)所得上層油相，重復步驟 (1)所述操作方法進行二級萃取；(3)重復步驟（2)所述操作方法1-3次。2. 如權利要求1所述的利用雙水相萃取技術分離提純生物油的方法，其特征在于，所 述步驟（3)為重復步驟（2)所述操作方法1次。3. 如權利要求1所述的利用雙水相萃取技術分離提純生物油的方法，其特征在于，步 驟（1)中所述硫酸銨與生物油中含水質量比為0.3-0. 6 :1，步驟（2)中所述硫酸銨與油相 中含水質量比與步驟（1)中所述硫酸銨與生物油中含水質量比相同。4. 如權利要求1所述的利用雙水相萃取技術分離提純生物油的方法，其特征在于，步 驟（1)中所述正丁醇與生物油中含水質量比為0.2-0. 5 :1，步驟（2)中所述正丁醇與油相 中含水質量比與步驟（1)中所述正丁醇與生物油中含水質量比相同。5. 如權利要求3所述的利用雙水相萃取技術分離提純生物油的方法，其特征在于，步 驟（1)中所述硫酸銨與生物油中含水質量比為0.4:1。6. 如權利要求4所述的利用雙水相萃取技術分離提純生物油的方法，其特征在于，步 驟（1)中所述正丁醇與生物油中含水質量比為〇. 3 :1。
【專利摘要】本發明提供了一種生物油分離提純的方法，利用雙水相萃取技術，高效的分離生物油中的水，大大降低了油相中的酸和糖含量，增加了其流動性，為生物油的進一步改性處理提供了基礎。具體操作步驟為：(1)測試生物油中的含水量，在生物油中加入硫酸銨和正丁醇，邊攪拌邊超聲10-30min后，靜置1-3h后分層，完成一級萃取；(2)取上一步驟中上層油相，重復步驟(1)所述操作方法進行二級萃取；(3)重復步驟(2)所述操作方法1-3次。本發明所述生物油的分離提純方法，操作簡便、設備常規，具有高效、分離效果好的優點，適合工業化生產。
【IPC分類】C10G21/00
【公開號】CN105132006
【申請號】CN201510489317
【發明人】于鳳文, 毛陳, 宋鏘, 胡敏, 胡士奇, 雷同, 計建炳
【申請人】浙江工業大學
【公開日】2015年12月9日
【申請日】2015年8月11日