本發(fā)明涉及廢棄油脂再生利用，特別涉及一種利用廢棄油脂微波熱解制備生物油的方法。

背景技術(shù)：

1、化石能源中以烴類化合物為主要成分的汽油為運輸行業(yè)提供了超過95%的能源需求。然而其屬于不可再生資源，也會帶來溫室效應(yīng)的問題。探索綠色、可再生能源對于能源行業(yè)十分重要的。廢棄油脂多由餐飲等行業(yè)產(chǎn)生的餐廚垃圾中提取得到，其來源廣泛，價格低廉，利用廢棄油脂轉(zhuǎn)化為生物質(zhì)燃料，既能夠緩解能源緊張的局勢，又可以大大降低生物質(zhì)燃料的成本。

2、已有一些方法使用廢棄油脂成功制備了生物油。cn110102279a公開了一種無金屬負載型生物炭脫氧催化劑及其催化油脂類化合物制備液體燃料的方法，以生物炭脫氧催化劑為催化劑，油脂類化合物在惰性氣體氛圍、溫度300~750℃下進行催化提質(zhì)，收集液體產(chǎn)物即為液體燃料。此方法實現(xiàn)了農(nóng)業(yè)或城市固體廢物、碳水化合物等有機材料的資源化利用，同時也對油脂類化合物有良好的催化性能。然而此方法在高于550℃下才有大于60%的生物油產(chǎn)率。cn116651476a公開了一種負載過渡金屬的磷酸鋯油脂加氫脫氧催化劑，以磷酸鋯、過渡金屬鹽為原料，采用初濕浸漬法制得負載過渡金屬的磷酸鋯油脂加氫脫氧催化劑，將所述催化劑以用量與被處理生物質(zhì)油重量的1~10%混合后在280~400℃加氫脫氧反應(yīng)。此方法所得出一個催化劑在加氫脫氧條件下對生物油脂轉(zhuǎn)化率超過95%，然而加氫反應(yīng)對于裝置和安全要求性很高，不適合推廣應(yīng)用。

3、微波輔助熱解是近年來發(fā)展起來的最引人注目的熱化學(xué)方法之一。微波熱解主要依賴帶電粒子與電磁輻射發(fā)生相互作用，造成分子間發(fā)生劇烈碰撞、摩擦而產(chǎn)生熱量從而加熱物體的過程。能較大限度的減少污染物的排放同時提供均勻且快速的加熱。利用微波熱解廢棄油脂制備生物油罕有報導(dǎo)，有必要構(gòu)建有效的方法。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供了一種利用廢棄油脂微波熱解制備生物油的方法，包括，

2、將廢棄油脂、微波吸收劑、銅/生物質(zhì)多孔碳復(fù)合材料混合后在微波下進行熱解；

3、收集熱解形成的液態(tài)油和氣體，將所述液態(tài)油進行提取得到生物油。

4、目前對于金屬氧化物以及沸石分子篩類型的催化劑在廢棄油脂上的應(yīng)用更多。研究表明，大多數(shù)過渡金屬氧化物催化劑有利于生物油中醇、呋喃、酮、酸和酚的生成，對廢棄油脂熱解有一定的催化作用，但其脫氧能力仍然有限，難以制備高性能的生物油。而沸石分子篩類型的催化劑的小孔徑限制了多酚類化合物和長鏈脂肪烴等大分子化合物的擴散，這些化合物會沉積在分子篩表面形成焦炭，導(dǎo)致催化劑失活；同時也存在穩(wěn)定性差、有機產(chǎn)物收率低、多芳香烴產(chǎn)率高的問題。

5、生物質(zhì)多孔碳是一種多孔富碳材料，屬于可再生資源，對環(huán)境友好、成本低廉，是一種非常有前景的替代傳統(tǒng)碳基催化劑的產(chǎn)品。本發(fā)明先通過水熱反應(yīng)在生物質(zhì)表面形成銅物種，在水熱提供的高溫高壓下生物質(zhì)也會被初步裂解，有利于在后續(xù)煅燒形成更豐富的孔徑結(jié)構(gòu)，水熱結(jié)束在初步裂解的生物質(zhì)表面形成銅物種。隨后在保護氣氛圍下銅物種被形成的碳還原，不僅對形成的碳進行造孔，形成的低價銅物質(zhì)原位生成在碳基體表面，形成結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的復(fù)合材料。然而僅僅引入銅離子對于生物質(zhì)的造孔性能較差，形成的低價銅物種也可能堵塞孔道結(jié)構(gòu)，降低催化劑的穩(wěn)定性能。為此，在水熱反應(yīng)時還加入了偏磷酸鈉，能夠均勻分散銅物種，同時偏磷酸鈉還能夠促進生物質(zhì)的裂解，這使得在后續(xù)的煅燒過程中制備催化劑的孔徑、更好地分散了形成的低價銅，從而提升了催化劑的反應(yīng)活性位點。此外，偏磷酸鈉的引入磷摻雜，催化劑的碳-磷鍵的存在進一步提升了催化熱解性能。

6、進一步地，所述銅/生物質(zhì)多孔碳復(fù)合材料的制備方法包括，

7、將生物質(zhì)、水溶性銅鹽、氮源、水以質(zhì)量比5~10：1~2：0.5~1：30~80混合后進行水熱反應(yīng)，結(jié)束后過濾、干燥得到固體；

8、將固體煅燒得到銅/生物質(zhì)多孔碳復(fù)合材料。

9、進一步地，將生物質(zhì)、水溶性銅鹽、氮源、水混合后還加入占水溶性銅鹽質(zhì)量1~3倍的偏磷酸鈉。

10、進一步地，所述水熱反應(yīng)在150~180℃持續(xù)2~6h。

11、進一步地，所述煅燒在500~700℃保護氣氛圍下持續(xù)1~5h。

12、進一步地，所述氮源包括尿素、雙氰胺、氨基酸中的至少一種。

13、優(yōu)選地，氮源選自于氨基酸，氨基酸的種類無需嚴格限定，實施例性地，可以為甘氨酸、丙氨酸、纈氨酸、亮氨酸、脯氨酸、色氨酸、絲氨酸、組氨酸、l-半胱氨酸或它們的衍生物中的至少一種。氨基酸作為天然生物質(zhì)，是成本最低、資源最豐富的可再生資源之一，而且與其他的含氮資源相比，氨基酸具有自然降解和無害降解的特點。此外，即使氨基酸在較高溫度下碳化，其產(chǎn)品仍能保持較高的氮含量，而且氮元素能非常均勻地摻雜到產(chǎn)品中。氨基酸、偏磷酸鈉的共同引入有利于獲得含氮、比表面積更大的銅/生物質(zhì)多孔碳復(fù)合材料。

14、進一步地，所述廢棄油脂、微波吸收劑、銅/生物質(zhì)多孔碳復(fù)合材料的質(zhì)量比為1~3：20~30：0.2~0.5；

15、所述微波吸收劑為碳化硅。

16、進一步地，所述微波下進行熱解在功率1000~2000w、300~500℃持續(xù)10~30min。

17、進一步地，所述廢棄油脂包括過期食用油、餐廚廢油脂中的至少一種。

18、需要說明的是，本發(fā)明中生物質(zhì)的種類無需嚴格限定，示例性地，可以是粒徑為200~500目的水稻秸稈、麥秸稈、棉花桿、玉米秸稈、甘蔗渣、竹竿中的至少一種。

19、本發(fā)明還提供了一種生物油，采用上述的方法制備得到。

20、相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有以下的有益效果：

21、本發(fā)明通過水熱反應(yīng)制備帶有銅物種的初步裂解生物質(zhì)，將帶有銅物種的初步裂解生物質(zhì)煅燒制備得到具有高比表面積、高活性位點的銅/生物質(zhì)多孔碳復(fù)合材料。通過銅/生物質(zhì)多孔碳復(fù)合材料作為催化劑在微波條件下能夠有效地?zé)峤鈴U棄油脂獲得高品質(zhì)的生物油，同時生物油產(chǎn)率高、反應(yīng)溫度低，能夠?qū)崿F(xiàn)廢棄資源化再利用，也十分適合推廣應(yīng)用。

技術(shù)特征：

1.一種利用廢棄油脂微波熱解制備生物油的方法，其特征在于，包括，

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用廢棄油脂微波熱解制備生物油的方法，其特征在于，所述銅/生物質(zhì)多孔碳復(fù)合材料的制備方法包括，

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的利用廢棄油脂微波熱解制備生物油的方法，其特征在于，將生物質(zhì)、水溶性銅鹽、氮源、水混合后還加入占水溶性銅鹽質(zhì)量1~3倍的偏磷酸鈉。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的利用廢棄油脂微波熱解制備生物油的方法，其特征在于，所述水熱反應(yīng)在150~180℃持續(xù)2~6h。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的利用廢棄油脂微波熱解制備生物油的方法，其特征在于，所述煅燒在500~700℃保護氣氛圍下持續(xù)1~5h。

6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的利用廢棄油脂微波熱解制備生物油的方法，其特征在于，所述氮源包括尿素、雙氰胺、氨基酸中的至少一種。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用廢棄油脂微波熱解制備生物油的方法，其特征在于，所述廢棄油脂、微波吸收劑、銅/生物質(zhì)多孔碳復(fù)合材料的質(zhì)量比為1~3：20~30：0.2~0.5；

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用廢棄油脂微波熱解制備生物油的方法，其特征在于，所述微波下進行熱解在功率1000~2000w、300~500℃持續(xù)10~30min。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用廢棄油脂微波熱解制備生物油的方法，其特征在于，所述廢棄油脂包括過期食用油、餐廚廢油脂中的至少一種。

10.一種生物油，其特征在于，采用權(quán)利要求1~9任一項所述的方法制備得到。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種利用廢棄油脂微波熱解制備生物油的方法，所述方法包括將廢棄油脂、微波吸收劑、銅/生物質(zhì)多孔碳復(fù)合材料混合后在微波下進行熱解；收集熱解形成的液態(tài)油和氣體，將所述液態(tài)油進行提取得到生物油。其中，將生物質(zhì)、水溶性銅鹽、氮源、水以質(zhì)量比5~10：1~2：0.5~1：30~80混合后進行水熱反應(yīng)，結(jié)束后過濾、干燥得到固體；將固體煅燒得到銅/生物質(zhì)多孔碳復(fù)合材料。本發(fā)明通過銅/生物質(zhì)多孔碳復(fù)合材料作為催化劑在微波條件下能夠有效地?zé)峤鈴U棄油脂獲得高品質(zhì)的生物油，同時生物油產(chǎn)率高、反應(yīng)溫度低，能夠?qū)崿F(xiàn)廢棄資源化再利用，也十分適合推廣應(yīng)用。

技術(shù)研發(fā)人員：許俊杰,王聰,林澤桑,林宏濱
受保護的技術(shù)使用者：深圳市綠廚環(huán)保項目管理有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/11/14