【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及剩余污泥高值转化，具体为同步转化剩余污泥油脂和多糖制取高值液体燃料的方法，具体涉及外酸内碱双功能催化剂为催化剂，并以污水厂剩余污泥为底物，催化其中的油脂转化为fames，其中的多糖转化为ml实现联产高值液体燃料。
技术介绍
1、目前，全世界每年产生的污水量巨大，污泥作为污水的“孪生兄弟”同样数量庞大，污泥含水量大，填埋处置占地面积大，处置不当还会引起垃圾渗滤液等二次污染问题。污泥成分复杂，主要包含各类有机物、微生物、无机颗粒、胶体等物质，容易滋生细菌，散发出臭味等。现有技术中，污泥可通过堆肥发酵、建材利用等方式实现资源化利用，但堆肥处理不彻底易发生二次污染，建材利用则有可能存在环境和人体风险，且现有的资源化处理处置不能实现对污泥中有潜力底物精细化转化为高价产品。因此，如何妥当处理污泥仍然是城市固体废弃物处理的一大难题。
2、剩余污泥中含有大量游离脂肪酸(ffas)，且含水率高达99％。除此之外，剩余污泥中还含有多糖和纤维素等具有资源化转化潜力的组分，对其中的油脂和多糖进行催化分别可得到生物柴油和乙酰丙酸甲酯(ml)。现有的剩余污泥处理处置的资源化转化方法得到的产品相对粗糙，忽略了对污泥的精细化利用，没实现有价物回收，未能实现对污泥中功能分子的利用。部分对廉价污泥催化转化得到高价贵价产品的研究，也局限于单一组分如油脂的利用，对污泥资源化转化利用不彻底，高价值产品的回收量不高。因此，将剩余污泥中ffas、油脂和多糖等具有资源化转化潜力的组分进行同步转化利用，对于污泥处理具有重要意义。
3、生物柴
4、作为重要平台化合物的乙酰丙酸甲酯(ml)是一种含有脂肪酸的短链酯，有潜在的应用，例如作为燃料添加剂使用，可以改善柴油和石油的性能，具有低温流动性较好、润滑性能高、闪点比较稳定、无毒无腐蚀等优点。ml主要以六糖为底物，甲醇为溶剂，酸碱催化剂协同催化而成。
5、针对液体催化剂难回收、固体酸或碱催化剂催化性能有限等问题，科研人员研发了固体酸碱双官能团催化剂解决上述问题，但有机酸位点和有机碱位点共存的固体催化剂较少见，且常规固体催化剂有机酸碱位点空间分隔无序，存在协同效用差的问题。
6、因此，采用新方法同步转化剩余污泥油脂和多糖制取高值液体燃料具有重要意义。
技术实现思路
1、针对现有技术未实现剩余污泥高效共产生物柴油和ml的问题，本专利技术提供了一种同步转化剩余污泥油脂和多糖制取高值液体燃料的方法。
2、为达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现：
3、本专利技术提供一种同步转化剩余污泥油脂和多糖制取高值液体燃料的方法，包括以下步骤：
4、以剩余污泥为底物，将双层级酸碱催化剂和甲醇与剩余污泥混合，得到剩余污泥联产混合物；
5、将剩余污泥联产混合物进行高温催化反应，同步转化污泥中油脂得到fames，转化多糖得到ml，实现剩余污泥油脂和多糖制取高值液体燃料的同步转化。
6、进一步地，甲醇与剩余污泥的质量比为27～157，双层级酸碱催化剂的用量为剩余污泥的质量的25％～100％。
7、进一步地，高温催化反应的温度为170℃～190℃，反应时间为16～24h。
8、优选地，所述双层级酸碱催化剂为外层存在酸性位点，内层存在碱性位点的外酸内碱的类洋蓟结构的双层级酸碱催化剂。
9、进一步地，所述双层级酸碱催化剂的制备方法为：
10、以sio2球为模板，制备蛋白石结构；
11、合成光裂解的氨基保护基；
12、对蛋白石结构进行外层刻蚀，并利用氨基乙硫醇占据外层刻蚀空间，得到单层球；
13、对单层球进行内部刻蚀，并利用光裂解的氨基保护基占据内部刻蚀空位，得到类洋蓟结构双层球；
14、对类洋蓟结构双层球，进行紫外照射，使类洋蓟结构双层球内部光裂解的氨基保护基脱保护基，提供碱性位点-nh2；
15、紫外照射结束后，对类洋蓟结构双层球外层的氨基乙硫醇，进行氧化，使类洋蓟结构双层球暴露酸性位点-so3h，得到双层级酸碱催化剂。
16、进一步地，制备蛋白石结构的方法为：
17、利用正硅酸乙酯、无水乙醇、氨水和水，制备sio2纳米球，具体为：将正硅酸乙酯加入无水乙醇中，混合均匀，得到混合液a；其中，所述混合液a中正硅酸乙酯和无水乙醇的体积比为1:5；
18、将氨水、水加入到无水乙醇中，混合均匀，得到混合液b；其中，所述混合液b中氨水、水和无水乙醇的体积比为1:3:10；
19、将混合液b加热至35℃～45℃，将混合液a加入至加热后的混合液b中，搅拌得到乳白色悬浮液；
20、将乳白色悬浮液离心、沉淀，烘干，550℃～650℃条件下煅烧，得到sio2纳米球；
21、将sio2纳米球加入至含有甲基丙烯酸甲酯溶液、n-丙烯氧基琥珀酰亚胺、乙二醇二甲基丙烯酸酯溶液、二甲基亚砜和2-羟基-2甲基苯丙酮的混合液中，并紫外光照，得到蛋白石结构。
22、进一步地，合成光裂解的氨基保护基的方法为：
23、将6-硝基乙醛和硼氢化钠加入至无水乙醇中，混合均匀，除去无水乙醇，制备得到固体产物i；
24、将固体产物i和1,1'-羰基二咪唑加入至ch2cl2中，混合反应完全，得到产物ii；
25、向产物ii中加入乙二胺，混合反应完全，洗涤，旋蒸，得到光裂解的氨基保护基。
26、进一步地，均采用浓度为10v％的hf溶液对蛋白石结构进行外层和单层球进行内部进行刻蚀。
27、进一步地，对类洋蓟结构双层球外层的氨基乙硫醇，进行氧化，使类洋蓟结构双层球暴露酸性位点-so3h的方法为：将类洋蓟结构双层球置于35wt％的h2o2溶液中反应使类洋蓟结构双层球暴露酸性位点-so3h。
28、进一步地，所述fames的质量产率可达96.5％，所述ml的质量产率可达12.4％。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
29、该方法以剩余污泥为底物，将双层级酸碱催化剂和甲醇与剩余污泥混合，得到剩余污泥联产混合物，并将剩余污泥联产混合物进行高温催化反应，得到fames和ml，实现剩余污泥油脂和多糖制取高值液体燃料的同步转化，针对污泥中游离脂肪酸含量高的特点，该方法以双层级酸碱催化剂，来保障酸碱双位点能在制取fames过程中独立高效发挥作用，避免碱催化位中毒，且酸碱协同催化可加速多糖向ml的转化。该方法以制取高价液体燃料的方式实现污泥的催化转化利用。方法简单，易操作，以污水厂剩余污泥为底本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种同步转化剩余污泥油脂和多糖制取高值液体燃料的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的同步转化剩余污泥油脂和多糖制取高值液体燃料的方法，其特征在于，甲醇与剩余污泥的质量比为27～157，双层级酸碱催化剂的用量为剩余污泥的质量的25％～100％。
3.根据权利要求1所述的同步转化剩余污泥油脂和多糖制取高值液体燃料的方法，其特征在于，高温催化反应的温度为170℃～190℃，反应时间为16～24h。
4.根据权利要求1所述同步转化剩余污泥油脂和多糖制取高值液体燃料的方法，其特征在于，所述双层级酸碱催化剂为外层存在酸性位点，内层存在碱性位点的外酸内碱的类洋蓟结构的双层级酸碱催化剂。
5.根据权利要求1所述同步转化剩余污泥油脂和多糖制取高值液体燃料的方法，其特征在于，所述双层级酸碱催化剂的制备方法为：
6.根据权利要求5所述的同步转化剩余污泥油脂和多糖制取高值液体燃料的方法，其特征在于，制备蛋白石结构的方法为：
7.根据权利要求5所述的同步转化剩余污泥油脂和多糖制取高值液体燃料的方法，其特征在于
8.根据权利要求5所述的同步转化剩余污泥油脂和多糖制取高值液体燃料的方法，其特征在于，均采用浓度为10v％的HF溶液对蛋白石结构进行外层和单层球进行内部进行刻蚀。
9.根据权利要求5所述的同步转化剩余污泥油脂和多糖制取高值液体燃料的方法，其特征在于，对类洋蓟结构双层球外层的氨基乙硫醇，进行氧化，使类洋蓟结构双层球暴露酸性位点-SO3H的方法为：将类洋蓟结构双层球置于35wt％的H2O2溶液中反应使类洋蓟结构双层球暴露酸性位点-SO3H。
10.根据权利要求1-9任一项所述的同步转化剩余污泥油脂和多糖制取高值液体燃料的方法，其特征在于，所述FAMEs的质量产率可达96.5％，所述ML的质量产率可达12.4％。
...【技术特征摘要】
1.一种同步转化剩余污泥油脂和多糖制取高值液体燃料的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的同步转化剩余污泥油脂和多糖制取高值液体燃料的方法，其特征在于，甲醇与剩余污泥的质量比为27～157，双层级酸碱催化剂的用量为剩余污泥的质量的25％～100％。
3.根据权利要求1所述的同步转化剩余污泥油脂和多糖制取高值液体燃料的方法，其特征在于，高温催化反应的温度为170℃～190℃，反应时间为16～24h。
4.根据权利要求1所述同步转化剩余污泥油脂和多糖制取高值液体燃料的方法，其特征在于，所述双层级酸碱催化剂为外层存在酸性位点，内层存在碱性位点的外酸内碱的类洋蓟结构的双层级酸碱催化剂。
5.根据权利要求1所述同步转化剩余污泥油脂和多糖制取高值液体燃料的方法，其特征在于，所述双层级酸碱催化剂的制备方法为：
6.根据权利要求5所述的同步转化剩余污泥油脂和多糖制取...
【专利技术属性】
技术研发人员：张璐鑫，徐子媛，冯毅，陈荣，胡以松，王露，李财芳，
申请(专利权)人：西安建筑科技大学，
类型：发明
国别省市：
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