一种高效利用舟形藻制备生物燃料的方法
【技术领域】
[0001]本发明公开了一种高效利用舟形藻制备生物燃料的方法，属于生物燃料领域。
【背景技术】
[0002]生物燃料生产的传统原料一般为糖、谷物和含油作物。糖和淀粉类原料很容易发酵而且具有很高的生物燃料转化率。然而，受到地域和气候的限制，又因大部分谷物和植物油脂要用于全球日益增多的人和牲畜的食物，故传统生物燃料生产的原料受到很大限制。通过木质纤维素生产生物燃料比用糖和淀粉类谷物更经济。
[0003]然而，微藻可以通过很好的光合作用效率来解决这一问题，与其他生物质相比，微藻细胞的光合作用可较易获得生物质。一些微藻在细胞壁中包含大量的碳水化合物和质体，这些均可作为发酵的底物。此外，一些藻种在特定条件下可以积累大量的油脂作为制备生物柴油的原料。利用微藻作为生物燃料的原料比传统原料有很多优势，微藻生长较快且生物量大。微藻既能通过光合作用固定二氧化碳，又可在胁迫条件下产生油脂等，与以玉米等为原料生产生物燃料相比，微藻燃料不存在与人争粮、与粮争地等问题，同时具有种类多、生长快、油脂生物合成效率高等优点。微藻燃料，特别是微藻生物柴油引起广泛关注。
[0004]微藻热解产物是非常好的可再生生物能源，具有化石能源所不具有的优点:这种能源无污染，可不断再生;微藻生长繁殖迅速，短期内即可获得大量微藻进行热解，进而得到所需要的产物;微藻热解简单易行、不需要复杂的仪器设备。因此，利用微藻热解产生可再生生物能源的技术倍受世界各国能源专家的关注。
【发明内容】
[0005]本发明主要解决的技术问题:针对目前传统生物燃料以玉米等粮食作物生产原料受到限制，而且生产成本高，而利用藻类制备生物燃料又有产率低的缺点，提供了一种高效利用舟形藻制备生物燃料的方法，本发明以舟形藻为原料，从中提取得舟形藻粗油，再和氯化钙溶液混合用正己烷萃取得纯化可酯化舟形藻油脂，将其在碱催化剂氢氧化钾的作用下，与甲醇进行反应合成生物燃料，本发明原料丰富，生长快，利用舟形藻中大量的糖分和脂类，可以有效降低生产成本，而且从舟形藻中提取的油脂得率高，生产出的燃料可以代替现有的石油燃料进行燃烧，对环境友好无害。
[0006]为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是:
(1)称取I?2kg新鲜舟形藻倒入3?5L去离子水中，用超声清洗仪清洗3?5遍去除表面盐类物质，再将清洗后的舟形藻置于高压脉冲电场装置中，在35?40kWh/m3脉冲强度下，聚焦脉冲破碎舟形藻细胞壁，制得湿藻泥；
(2)将上述制得的湿藻泥和质量浓度为80%乙醇溶液按体积比为1:1进行混合放入漩涡振荡仪中，在30?50W功率下旋涡振荡I?2min，再将漩涡振荡后的混合液放入离心机中，在10000?12000r/min速率下进行乙醇脱水5?8min，分离得到干燥舟形藻藻泥；
(3)称取300?400g上述脱水后的舟形藻藻泥倒入陶瓷罐中，加入其体积10倍的复合萃取剂，用搅拌棒搅拌均匀后放入微波处理器中，在60?70°C下微波辅助提取I?2h后，以9000?10000r/min转速离心8?lOmin，分离收集有机相，放入旋转蒸发器中，旋蒸去除复合萃取剂后得舟形藻粗油；
(4)向200?300mL上述制得的舟形藻粗油中加入100?200mL蒸馏水和50?60mL浓度为
0.2mol/L氯化钙溶液，放置在磁力搅拌机上搅拌均匀后，在搅拌的状态下再加入混合液总体积40?50%的正己烷，放置在摇床上振荡萃取10?12h，分离得到有机相，蒸馏去除有机相后得到纯化可酯化舟形藻油脂；
(5)取100?200mL上述得到的纯化可酯化舟形藻油脂放入转酯化反应器中，按醇油比为6:1向反应器中加入质量浓度为40%甲醇溶液，并添加油脂质量2%的催化剂，搅拌均匀后加热升温至45?55°C，保温转酯化反应I?2h;
(6)将上述反应产物倒入卧式离心机，以6000?7000r/min转速离心10?15min分离得到上层透明油层，即为生物燃料。
[0007]所述的复合萃取剂是由无水乙醇和乙酸乙酯按体积比为1:1混合制得。
[0008]所述的催化剂为氢氧化钾粉末。
[0009]本发明的应用方法:本发明制备出的生物燃料可单独使用，也可以按体积比为1:6?1:8添加到柴油中，广泛应用在锅炉、船舶等取代石化燃料油进行使用，可以提高原来柴油的清洁性能和燃烧性能，经测试生物燃料的热能值为56.2?58.8MJ/kg，比普通的柴油热能高出8?10%，燃烧后比柴油燃料的一氧化氮含量降低了30?50%。
[0010]本发明的有益效果是:
(1)本发明选用舟形藻为生产原料，不依靠土壤，不存在与农业用地相竞争的问题，不占用耕地，不影响农业生产；
(2)本发明从舟形藻中提取油脂的得率高，生产出燃料可以代替现有的石油燃料，对环境友好。
【具体实施方式】
[0011]首先称取I?2kg新鲜舟形藻倒入3?5L去离子水中，用超声清洗仪清洗3?5遍去除表面盐类物质，再将清洗后的舟形藻置于高压脉冲电场装置中，在35?40kWh/m3脉冲强度下，聚焦脉冲破碎舟形藻细胞壁，制得湿藻泥;将制得的湿藻泥和质量浓度为80%乙醇溶液按体积比为I: I进行混合放入漩涡振荡仪中，在30?50W功率下旋涡振荡I?2min，再将漩祸振荡后的混合液放入离心机中，在10000?12000r/min速率下进行乙醇脱水5?8min，分离得到干燥舟形藻藻泥;称取300?400g脱水后的舟形藻藻泥倒入陶瓷罐中，加入其体积10倍的复合萃取剂，用搅拌棒搅拌均匀后放入微波处理器中，在60?70°C下微波辅助提取I?2h后，以9000?10000r/min转速离心8?lOmin，分离收集有机相，放入旋转蒸发器中，旋蒸去除复合萃取剂后得舟形藻粗油；向200?300mL制得的舟形藻粗油中加入100?200mL蒸馏水和50?60mL浓度为0.2mol/L氯化|丐溶液，放置在磁力搅拌机上搅拌均勾后，在搅拌的状态下再加入混合液总体积40?50%的正己烷，放置在摇床上振荡萃取10?12h，分离得到有机相，蒸馏去除有机相后得到纯化可酯化舟形藻油脂；取100?200mL得到的纯化可酯化舟形藻油脂放入转酯化反应器中，按醇油比为6:1向反应器中加入质量浓度为40%甲醇溶液，并添加油脂质量2%的催化剂，搅拌均匀后加热升温至45?55°C，保温转酯化反应I?2h;将反应产物倒入卧式离心机，以6000?7000r/min转速离心10?15min分离得到上层透明油层，即为生物燃料。
[0012]所述的复合萃取剂是由无水乙醇和乙酸乙酯按体积比为1:1混合制得。
[0013]所述的催化剂为氢氧化钾粉末。
[0014]实例I
首先称取Ikg新鲜舟形藻倒入3L去离子水中，用超声清洗仪清洗3遍去除表面盐类物质，再将清洗后的舟形藻置于高压脉冲电场装置中，在35kWh/m3脉冲强度下，聚焦脉冲破碎舟形藻细胞壁，制得湿藻泥;将制得的湿藻泥和质量浓度为80%乙醇溶液按体积比为1:1进行混合放入漩涡振荡仪中，在30W功率下旋涡振荡lmin，再将漩涡振荡后的混合液放入离心机中，在lOOOOr/min速率下进行乙醇脱水5min，分离得到干燥舟形藻藻泥;称取300g脱水后的舟形藻藻泥倒入陶瓷罐中，加入其体积10倍的复合萃取剂，用搅拌棒搅拌均匀后放入微波处理器中，在60°C下微波辅助提取Ih后，以9000r/min转速离心Smin，分离收集有机相，放入旋转蒸发器中，旋蒸去除复合萃取剂后得舟形藻粗油；向200mL制得的舟形藻粗油中加入10mL蒸馈水和50mL浓度为0.2mol/L氯化|丐溶液，放置在磁力搅拌机上搅拌均勾后，在搅拌的状态下再加入混合液总体积40%的正己烷，放置在摇床上振荡萃取10h，分离得到有机相，蒸馏去除有机相后