利用醇解法将餐厨废油合成聚氨酯用多元醇的方法技术

本发明专利技术涉及一种利用醇解法将餐厨废油合成聚氨酯用多元醇的方法，属于固体废弃物资源化利用领域。该方法包括：(1)餐厨废油的脱胶预处理；(2)采用多官能度的小分子醇对餐厨废油进行醇解。本发明专利技术用多官能度的小分子醇对餐厨废油进行醇解，在分子链上引入羟基，从而得到餐厨废油多元醇，产物羟值可达到307.9mgKOH/g。本发明专利技术提供了一种餐厨废油资源化利用途径，既可以解决餐厨废油处理不当带来的废水、废气等环境污染的问题，另外餐厨废油来源广泛、价格低廉，以其为原料又可以降低聚氨酯用多元醇的生产成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种利用醇解法将餐厨废油合成聚氨酯用多元醇的工艺条件优化方法，属于固体废弃物资源化利用领域。
技术介绍
聚氨酯全称为聚氨基甲酸酯(Polyurethane，PU)，是一类产品形态多样的多用途合成树脂，它以泡沫塑料、弹性体、涂料、胶黏剂、纤维、合成革、防水材料及铺装材料等产品形式，广泛应用于各领域。由于聚氨酯配方灵活、产品形式多样、制品性能优良，在各行各业的应用越来越广泛，目前，我国聚氨酯制品年产量已超过150万吨，市场年增长率在10％左右，发展平稳。然而和大多数聚合物材料一样，传统上合成聚氨酯的两个主要原料多元醇(Polyol)和异氰酸酯来源于不可再生的石油资源，因此传统的石油基聚氨酯材料存在诸多缺点，例如：由于石化资源价格波动大，且日益枯竭，造成生产成本持续走高；石化产品的消耗产生CO2和其他有害气体，污染大气，加剧温室效应；产品很难生物降解，危害环境等。因此为满足绿色化学和可持续发展的要求，寻求聚氨酯新型原料的问题成为聚氨酯材料领域的热点研究内容。餐厨废油作为最廉价和产量最为丰富的生物质原料之一，以其低毒性、自身的可生物降解性和来源广泛、价格低廉等优点，在聚合物原料研究中备受关注。餐厨废油包括地沟油、煎炸废油和泔水油等源自于餐饮业的废弃油脂，成分主要是烹调用植物油和食品中动物油脂，化学组成主要为甘油三酸脂。餐厨废油品质极差，有毒有害成分严重超标，直接排放造成水体污染；长期摄入引起食物中毒、诱发疾病、甚至致癌。1kg的餐饮废油流入水体，可污染15000m2的水面。近年来食品安全问题频繁发生，对广大消费者身体和心理都造成了严重损害，因此要杜绝餐厨废油重返餐桌，更要禁止直接排放。全国餐饮单位每年产生餐厨废弃油脂的资源量为276.5万t，考虑资源回收率，可采集利用资源量为200万t左右。利用餐厨废油为原料制备聚氨酯用多元醇，既可以解决餐厨废油处理不当带来的废水、废气等环境污染的问题，同时可防止餐厨废油重回餐桌，危害人类健康。因此，探索将餐厨废油合成聚氨酯用多元醇的工艺条件优化方法成为当务之急。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种利用醇解法(Alcoholysis)将餐厨废油合成聚氨酯用多元醇(Polyol)的最佳工艺条件。本专利技术利用醇解法(Alcoholysis)，即用多官能度的小分子醇对餐厨废油进行醇解，在分子链上引入羟基，从而得到餐厨废油多元醇。醇解的实质是在反应混合物内通过加入过量的羟基，从而使有效的羟基在可反应的羧基上的重新分配。一种利用醇解法将餐厨废油合成聚氨酯用多元醇的方法，包括以下步骤：(1)餐厨废油的脱胶预处理；(2)采用多官能度的小分子醇对餐厨废油进行醇解。(1)餐厨废油的脱胶预处理：将餐厨废油与蒸馏水混合，加热并搅拌，温度升高至60-70℃时，添加磷酸，恒温继续搅拌一段时间，趁热过滤，将滤液置于分液漏斗中静置分层，弃去下层废液，然后用等量的热水洗涤上层液体至pH为6.8-7.2，将调节好pH的液体置于干燥箱内烘干，即得精制餐厨废油。优选的，餐厨废油与蒸馏水混合的体积比为2:1-3:1；磷酸的添加量为0.1-0.2wt％，磷酸浓度为85wt％；恒温继续搅拌的时间为20-50min；热水的温度为70℃以上；烘干的温度为100-120℃，烘干时间为2-4h。所述的餐厨废油包括煎炸废油、泔水油和地沟油等。餐厨废油中的胶溶性杂质(主要是磷脂)是影响油脂稳定的因素，在油脂碱炼过程中会促使乳化，增加操作困难，因此需要脱除。通过添加无机酸，将餐厨废油中的非水化磷脂转化为水化磷脂，磷脂水化过程中，疏水基远离水分子，亲水基朝向外围附着于水，形成胶束，与油脂产生密度差，因此可以分离开。(2)采用优化的工艺条件进行醇解：将脱胶预处理后得到的精制餐厨废油和多官能度的小分子醇按摩尔比为5.5:1-6.5:1混合后置于带有搅拌装置和温度计的四口烧瓶内，通氮气排净瓶内空气后将四口烧瓶密封，开始加热并不停搅拌，升至温度为185-195℃，加入0.1-0.2wt％氧化钙作为催化剂，继续恒温加热80-100min，得到含聚氨酯用多元醇的醇解产物。优选的，所述的多官能度的小分子醇为甘油；精制餐厨废油与多官能度的小分子醇(醇油)摩尔比为6:1，醇解反应温度为190℃，醇解反应时间为90min，催化剂用量为0.13wt％。为了进一步提高利用醇解法将餐厨废油合成聚氨酯用多元醇的羟值，本专利技术人对利用醇解法将餐厨废油合成聚氨酯用多元醇的工艺条件进行了优化研究，通过单因素实验，探究了醇油摩尔比、反应温度、反应时间对聚氨酯用多元醇羟值以及反应产物酸降率的影响，确定了最佳工艺条件。1)利用醇解法将餐厨废油合成聚氨酯用多元醇的最佳工艺条件利用醇解法将餐厨废油合成聚氨酯用多元醇的三个反应因素为：醇油摩尔比、反应温度和反应时间。最佳工艺条件为醇油摩尔比为6:1，最佳反应温度为190℃，最佳反应时间为90min。利用醇解法将餐厨废油合成聚氨酯用多元醇时，羟值可高达307.9mgKOH/g。2)利用醇解法将餐厨废油合成聚氨酯用多元醇工艺中最佳酸降率原料酸值对聚氨酯产品的品质会有一定影响。同时，酸值也是评价油脂品质好坏的一个重要指标。本专利技术利用醇解法将餐厨废油合成聚氨酯用多元醇，最佳工艺条件下，产物酸降率达到95.08％。本专利技术的优点及有益效果是：本专利技术提供了一种餐厨废油资源化利用途径，既可以解决餐厨废油处理不当带来的废水、废气等环境污染的问题，另外餐厨废油来源广泛、价格低廉，以其为原料又可以降低聚氨酯用多元醇的生产成本。本专利技术提供了利用餐厨废油合成聚氨酯用多元醇的最佳工艺条件，该工艺条件操作简单，方便控制，在最佳条件下，聚氨酯用多元醇羟值较高、产量较高，在工业化生产方面更有广阔的发展前景。附图说明图1为醇油摩尔比对产物羟值的影响。图2为温度对产物羟值的影响。图3为醇油摩尔比对产物酸降率的影响。图4为温度对产物酸降率的影响。图5为餐厨废油和醇解产物红外谱图对比。具体实施方式本专利技术利用醇解法(Alcoholysis)将餐厨废油合成聚氨酯用多元醇(Polyol)，具体采用多官能度的小分子醇甘油对餐厨废油进行醇解，在分子链上引入羟基，从而得到餐厨废油多元醇。并且分别通过正交和单因素实验，探究醇油摩尔比、醇水摩尔比、反应温度、反应时间对产物羟值的影响，得到醇解的最佳工艺条件。1.餐厨废油的脱胶预处理餐厨废油中的胶溶性杂质(主要是磷脂)是影响油脂稳定的因素，在油脂碱炼过程中会促使乳化，增加操作困难，因此需要脱除。通过添加无机酸，将餐厨废油中的非水化磷脂转化为水化磷脂，磷脂水化过程中，疏水基远离水分子，亲水基朝向外围附着于水，形成胶束，与油脂产生密度差，因此可以分离开。将餐厨废油和蒸馏水按一定比例(体积比为2:1-3:1)混合，加热并搅拌，温度升高至60-70℃时，添加0.1-0.2wt％的磷酸(浓度为85wt％)，恒温继续搅拌20-50min，趁热过滤，将滤液置于分液漏斗中静置分层，弃去下层废液，然后用等量的热水(70℃以上)洗涤上层液体至pH为6.8-7.2，将调节好pH的液体置于100-120℃干燥箱内烘2-4h，即得精制餐厨废油。本实施例采用以下的具体工艺条件进行餐厨废油的脱胶预处理：将餐厨废油和蒸馏水按体积比为2.5:1混合，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用醇解法将餐厨废油合成聚氨酯用多元醇的方法，包括以下步骤：(1)餐厨废油的脱胶预处理；(2)采用多官能度的小分子醇对餐厨废油进行醇解。

【技术特征摘要】
1.一种利用醇解法将餐厨废油合成聚氨酯用多元醇的方法，包括以下步骤：(1)餐厨废油的脱胶预处理；(2)采用多官能度的小分子醇对餐厨废油进行醇解。2.根据权利要求1所述的利用醇解法将餐厨废油合成聚氨酯用多元醇的方法，其特征在于，包括如下具体步骤：(1)餐厨废油的脱胶预处理：将餐厨废油与蒸馏水混合，加热并搅拌，温度升高至60-70℃时，添加磷酸，恒温继续搅拌一段时间，趁热过滤，将滤液置于分液漏斗中静置分层，弃去下层废液，然后用等量的热水洗涤上层液体至pH为6.8-7.2，将调节好pH的液体置于干燥箱内烘干，即得精制餐厨废油；(2)醇解：将脱胶预处理后得到的精制餐厨废油和多官能度的小分子醇按摩尔比为5.5:1-6.5:1混合后置于带有搅拌装置和温度计的四口烧瓶内，通氮气排净瓶内空气后将四口烧瓶密封，开始加热并不停搅拌，升至温度为185-195℃，加入0.1-0.2wt％氧化钙作为催化剂，继续恒温加热80-100min，得到含聚氨酯用多元醇的醇解产物。3.根据权利要求2所述的利用醇解法将餐厨废油合成聚氨酯用多元醇的方法，其特征在于，所述的餐厨废油与蒸馏水混合的体积比为2:1-...

【专利技术属性】
技术研发人员：任连海，王攀，
申请(专利权)人：任连海，王攀，
类型：发明
国别省市：北京;11