【摘要】：廢棄食用油脂是動(dòng)植物油脂在食品加工或烹飪過程中產(chǎn)生的一類低品質(zhì)、不可食用的油脂廢棄物,主要成分是脂肪酸三甘酯。作為一種潛在的可再生資源,廢棄食用油脂的資源化利用是實(shí)現(xiàn)廢棄食用油脂“變廢為寶”,解決食品安全與環(huán)境污染等問題的重要途徑。廢棄食用油脂的轉(zhuǎn)化利用目前主要是合成生物柴油,但作為燃料使用,資源利用效率不夠高。因此,以廢棄食用油脂合成精細(xì)化學(xué)品已經(jīng)成為了學(xué)術(shù)界和業(yè)界關(guān)注的熱點(diǎn)。有鑒于此,本文以油酸甲酯(MO)在甲酸與雙氧水體系下進(jìn)行環(huán)氧化反應(yīng)合成環(huán)氧油酸甲酯(EMO),用脂肪醇對環(huán)氧油酸甲酯改性得到支鏈脂肪酸烷基酯,并研究其應(yīng)用性質(zhì)。研究內(nèi)容和結(jié)論如下:(1)以磷鎢酸鋁為催化劑,在室溫條件下實(shí)現(xiàn)了環(huán)氧油酸甲酯與丁醇的開環(huán)反應(yīng)合成了支鏈脂肪酸甲酯,即9(10)-羥基,10(9)-丁氧基脂肪酸甲酯(C4-BL1)。通過單因素實(shí)驗(yàn),優(yōu)化得到了適宜的反應(yīng)條件:環(huán)氧油酸甲酯與丁醇摩爾比為1:2.5,磷鎢酸鋁催化劑用量為3.0 wt.%,反應(yīng)溫度為30°C,反應(yīng)時(shí)間為30 min。優(yōu)化反應(yīng)條件下,環(huán)氧油酸甲酯的轉(zhuǎn)化率≥99.0%,支鏈脂肪酸甲酯(C4-BL1)選擇性≥99.0%。進(jìn)一步,在該反應(yīng)條件下,拓展反應(yīng)底物脂肪醇,選用不同鏈長的脂肪醇(甲醇、乙醇、丙醇、己醇、辛醇)與環(huán)氧油酸甲酯進(jìn)行開環(huán)反應(yīng),發(fā)現(xiàn)磷鎢酸鋁均展現(xiàn)出了良好的催化效果,開環(huán)反應(yīng)能夠得到不同支鏈鏈長的支鏈脂肪酸甲酯,環(huán)氧油酸甲酯的轉(zhuǎn)化率≥99.0%,支鏈脂肪酸甲酯的選擇性≥99.0%。(2)在上述研究基礎(chǔ)之上,繼續(xù)探索磷鎢酸鋁為催化劑條件下,“一鍋法”實(shí)現(xiàn)環(huán)氧油酸甲酯與丁醇的醇解反應(yīng)合成支鏈脂肪酸丁基酯,即9(10)-羥基,10(9)-丁氧基脂肪酸丁酯(C4-BL2)。通過考察不同反應(yīng)因素對醇解反應(yīng)的影響,確定了適宜的反應(yīng)條件:環(huán)氧油酸甲酯與丁醇的摩爾比為1:4,磷鎢酸鋁催化劑用量為10.0 wt.%,反應(yīng)溫度為90°C,反應(yīng)時(shí)間為10 h,環(huán)氧油酸甲酯的轉(zhuǎn)化率≥99.0%,支鏈脂肪酸丁基酯(C4-BL2)的選擇性≥98.0%。拓展反應(yīng)底物丁醇到辛醇,發(fā)現(xiàn)磷鎢酸鋁仍具有較好的催化效果,環(huán)氧油酸甲酯的轉(zhuǎn)化率≥99.0%,支鏈脂肪酸辛基酯(C8-BL2)的選擇性≥89.0%。(3)測試研究了支鏈脂肪酸烷基酯的折射率、粘度、表面張力、減摩抗磨性能。發(fā)現(xiàn):與環(huán)氧油酸甲酯相比,支鏈脂肪酸烷基酯的粘度、表面張力、減摩抗磨性能均有不同程度的改善;支鏈脂肪酸烷基酯鏈接的酯鍵與醚鍵上碳鏈的增加有利于減摩抗磨性能的改善;支鏈脂肪酸辛基酯C8-BL2的粘度最大,粘度為37.6 mm~2/s(40°C);C8-BL2的減摩抗磨性能最好,平均摩擦系數(shù)為0.107,下試件盤的體積磨損量為1.8×10~-33 mm~3。綜上所述,支鏈脂肪酸烷基酯是一種具有潛在應(yīng)用的潤滑油基礎(chǔ)油。
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TE626.3;X799.3
【圖文】：

圖 1-1 脂肪酸三甘脂的基本結(jié)構(gòu)式Fig. 1-1 Basic structure of the trigiycerides1-2[16]是廢棄食用油脂的化學(xué)組成，以及基本理化性質(zhì)，高溫作用下，短鏈脂肪酸含量大大升高，但廢棄食用油脂 的偶數(shù)碳鏈的脂肪酸，這種帶有不飽和雙鍵的長鏈烴結(jié)構(gòu)構(gòu)為廢棄食用油脂的化學(xué)改性提供了可能性。表 1-1 常見的脂肪酸結(jié)構(gòu)[15]Table 1-1 Common fatty acid structures化學(xué)式 0） CH3(CH2)14COOH

、水解等工藝首先轉(zhuǎn)化為脂肪酸甲酯、脂肪酸等，繼續(xù)脂肪酸甲性的方法用于合成潤滑油。擇性氫化：廢棄食用油脂選擇性氫化法，是指在改善廢棄食用時(shí)，不破壞其低溫性能，即部分氫化廢棄食用油脂中的雙鍵，選圖 1-2[36]，陳玉寶等[37]人以 Pt / SAPO-11 為催化劑，對廢棄豬油油的轉(zhuǎn)化率能達(dá)到 95 % 以上。Ying Zheng 等[38]人以 CoMoS 為選擇性加氫反應(yīng)，并研究了加氫過程中的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)。Rogelio脫土負(fù)載釕催化劑對廢棄食用油脂進(jìn)行加氫處理，得到加氫后烷傾點(diǎn)降低到-15 °C。通過選擇高效的催化劑，可以對廢棄食用油選擇性氫化在廢棄食用油脂改性方面仍然存在問題，脂肪酸三甘位置異構(gòu)生成反式脂肪酸，與脂肪酸三甘酯分子發(fā)生交聯(lián)，從而生物降解性[40]。

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本文編號：2722504