[发明专利]磁性固体碱催化舟形硅藻原位转酯合成脂肪酸甲酯的方法

说明书

技术领域

本发明涉及新型磁性固体碱的制备，及其催化高含油量舟形硅藻原位转酯化方法合成脂肪酸甲酯。

背景技术

脂肪酸甲酯是一种可再生的清洁能源，能替代化石柴油作燃料使用。面对日益增加的能源危机和环境压力，许多国家正积极发展这项产业。生产脂肪酸甲酯的原料主要是天然的动、植物油脂。美国主要以高产转基因大豆油为原料，欧洲主要以菜籽油为原料，日本主要以废餐饮油为原料，东南亚国家主要以棕榈油为原料。但是，由油料作物、废食用油和动植物油生产脂肪酸甲酯不能完全满足脂肪酸甲酯的需求。同时使用植物原料存在许多问题：一是是否适合得气候，而达到稳定高产；二是种植油料土地资源紧缺问题及由此引起的其他农作物价格上升问题。面对植物原料生产脂肪酸甲酯的诸多问题，人们的注意力转移到在地球上存在几十亿年的微藻上寻找脂肪酸甲酯原料解决方法。因为，人们发现某些藻种可积累大量的油脂。微藻也是利用光照进行光合作用合成油脂，但光合作用效率比高等植物效率高许多，大多数微藻的产油量远远超过优秀的油料作物。而且微藻产油不与粮食作物争地，繁殖迅速，含油脂丰富等特点，所以受到人们越来越多的关注。利用微藻生产脂肪酸甲酯原料合成脂肪酸甲酯成为近些年人们研究的终重点。

微藻不是一个分类学的名词 ,而是指那些在显微镜下才能辨别其形态的微小的藻类群体。微藻通常是指含有叶绿素 a并能进行光合作用的微生物的总称,其中还包括蓝细菌 (Cyanobacteria,原核生物)。目前发现的藻类有三万余种,其中微小类群占 70% ,即两万余

种,广泛分布于各种水体。目前应用生物技术进行大量培养或生产的微藻分属于5个藻门:蓝藻门、绿藻门、金藻门、红藻门和硅藻门。

舟形藻科与其他羽纹类硅藻植物一样，均为单细胞植物，细胞壁除了含有果胶质外，还含有大量的有机的氧化硅（SiO₂+H₂O),因此，细胞壁变成坚硬易保存的壳体，壳体由两个半壳套合而成。壳壁的厚度通常为0.08-2.25μm，其比重为2.07,因此，壳体很轻。细胞内有一个圆形或椭圆形的蛋白核在色素体上。同化产物主要为脂肪（甘油三酯），在细胞内呈反光较强的小球体（油滴）。据文献报道，硅藻含油量一般为16~66%（占干重）。但是从硅藻中提取油脂成本限制了微藻脂肪酸甲酯的应用及发展。

脂肪酸甲酯主要成分一般是脂肪酸甲酯。其是油脂分子（甘油三酯）和甲醇在催化剂催化下发生转酯化(式1）生成三分子脂肪酸甲酯和一分子甘油。工业上一般是用均相强碱作为转酯化催化剂，如NaOH、KOH等。但强碱催化转酯化时会有容易产生皂化，且在后处理产生污水和催化剂难于回收再利用的问题。

式1 转酯化

由于传统强碱的种种缺点，选择易于与液相反应体系分离、不腐蚀设备、催化效率高、后续处理简单、环境污染小的催化剂成为绿色工业生产的必然选择。固体碱的既有传统碱的碱性还具有固体碱不溶于油脂和甲醇特性能很好地解决些了生产中所遇到的各种问题。但现有技术中仍然存在诸多问题，固体碱难于回收，转酯化效率有待进一步提高。

发明内容

本发明意义在于发明出一种磁性固体碱催化剂催化舟形硅藻原位转酯合成脂肪酸甲酯的方法。本发明所述方法具有催化剂易于制取且适用于舟形硅藻原位转酯化，转酯化效率高，比一般固体碱更易于回收再利用的特点。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案主要分为以下三部分。

第一部分：磁性固体碱载体制备，具体制备方法包括以下步骤：

    、称取一定量的三价铁盐，本发明以醋酸铁为三价铁，配制成  1.98~2.12mol/L醋酸铁溶液；

   、称取一定量的二价铁盐，本发明以醋酸亚铁为二价铁，配制成0.99~1.06mol/L醋酸亚铁溶液；

   、按照三价铁盐溶液与二价铁盐溶液按照体积比为1:1混合，并加入非极性轻于水的液体（植物油、石油醚、环己烷、苯或甲苯等）适量覆盖于混合溶液表面；经过大量实验证实，三价铁盐溶液与二价铁盐溶液按照体积比为约1:1混合，取得了十分显著的效果。

  、剧烈搅拌，并加入分散剂乙二醇，继续剧烈搅拌，然后边搅拌边用浓氨水滴加入混合溶液生产沉淀,当pH=9.3-10.6时，继续充分搅拌20~40min；

   、然后放置于强磁场让Fe₃O₄粉体凝聚1~2h老化，抽滤，用去离子水洗涤至Fe₃O₄悬浊液体为中性且无其他杂离子；