CN114874133B - 一种离子液体及其制备方法和应用 - Google Patents
一种离子液体及其制备方法和应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114874133B CN114874133B CN202210656588.0A CN202210656588A CN114874133B CN 114874133 B CN114874133 B CN 114874133B CN 202210656588 A CN202210656588 A CN 202210656588A CN 114874133 B CN114874133 B CN 114874133B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- ionic liquid
- biodiesel
- pistacia chinensis
- chloride
- chinensis bunge
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000002608 ionic liquid Substances 0.000 title claims abstract description 64
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 35
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N Diethyl ether Chemical compound CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 109
- 235000014123 Pistacia chinensis Nutrition 0.000 claims abstract description 82
- 240000000432 Pistacia chinensis Species 0.000 claims abstract description 82
- 239000003225 biodiesel Substances 0.000 claims abstract description 62
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 claims abstract description 32
- -1 allyl pyridine chloride Chemical compound 0.000 claims abstract description 30
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 28
- 238000002390 rotary evaporation Methods 0.000 claims abstract description 26
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims abstract description 24
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 23
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 23
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 19
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 15
- 229910001510 metal chloride Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims abstract description 11
- XEKOWRVHYACXOJ-UHFFFAOYSA-N Ethyl acetate Chemical compound CCOC(C)=O XEKOWRVHYACXOJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 63
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 45
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 26
- JUJWROOIHBZHMG-UHFFFAOYSA-N Pyridine Chemical compound C1=CC=NC=C1 JUJWROOIHBZHMG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 25
- JIAARYAFYJHUJI-UHFFFAOYSA-L zinc dichloride Chemical group [Cl-].[Cl-].[Zn+2] JIAARYAFYJHUJI-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 22
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical group Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- 239000000706 filtrate Substances 0.000 claims description 18
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 12
- UMJSCPRVCHMLSP-UHFFFAOYSA-N pyridine Natural products COC1=CC=CN=C1 UMJSCPRVCHMLSP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 235000005074 zinc chloride Nutrition 0.000 claims description 11
- 239000011592 zinc chloride Substances 0.000 claims description 11
- OWXJKYNZGFSVRC-NSCUHMNNSA-N (e)-1-chloroprop-1-ene Chemical compound C\C=C\Cl OWXJKYNZGFSVRC-NSCUHMNNSA-N 0.000 claims description 9
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 9
- VSCWAEJMTAWNJL-UHFFFAOYSA-K aluminium trichloride Chemical compound Cl[Al](Cl)Cl VSCWAEJMTAWNJL-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims description 8
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 8
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 7
- 239000002994 raw material Substances 0.000 abstract description 8
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 abstract description 5
- 238000005580 one pot reaction Methods 0.000 abstract description 3
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 abstract description 3
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 abstract description 3
- 235000002991 Coptis groenlandica Nutrition 0.000 abstract 1
- 244000247747 Coptis groenlandica Species 0.000 abstract 1
- 239000002023 wood Substances 0.000 abstract 1
- 235000015112 vegetable and seed oil Nutrition 0.000 description 28
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 12
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 10
- 235000019198 oils Nutrition 0.000 description 10
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 9
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 9
- 238000001291 vacuum drying Methods 0.000 description 9
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 7
- 238000005886 esterification reaction Methods 0.000 description 7
- 238000012216 screening Methods 0.000 description 7
- 238000005809 transesterification reaction Methods 0.000 description 7
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 6
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 6
- 230000032050 esterification Effects 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 4
- 239000000194 fatty acid Substances 0.000 description 3
- 239000004519 grease Substances 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 244000147058 Derris elliptica Species 0.000 description 2
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 2
- 239000008346 aqueous phase Substances 0.000 description 2
- ORTQZVOHEJQUHG-UHFFFAOYSA-L copper(II) chloride Chemical compound Cl[Cu]Cl ORTQZVOHEJQUHG-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 235000014113 dietary fatty acids Nutrition 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 2
- 229930195729 fatty acid Natural products 0.000 description 2
- 150000004665 fatty acids Chemical class 0.000 description 2
- 150000002191 fatty alcohols Chemical class 0.000 description 2
- IPCSVZSSVZVIGE-UHFFFAOYSA-N hexadecanoic acid Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCC(O)=O IPCSVZSSVZVIGE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 239000000047 product Substances 0.000 description 2
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- IPHBBZWQWUFXGR-UHFFFAOYSA-N 1-butyl-2H-pyridine hydrochloride Chemical compound CCCCN1CC=CC=C1.Cl IPHBBZWQWUFXGR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- POKOASTYJWUQJG-UHFFFAOYSA-M 1-butylpyridin-1-ium;chloride Chemical compound [Cl-].CCCC[N+]1=CC=CC=C1 POKOASTYJWUQJG-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- VFWCMGCRMGJXDK-UHFFFAOYSA-N 1-chlorobutane Chemical compound CCCCCl VFWCMGCRMGJXDK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229910021591 Copper(I) chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000021314 Palmitic acid Nutrition 0.000 description 1
- 235000021355 Stearic acid Nutrition 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 239000010775 animal oil Substances 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002585 base Substances 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 1
- 210000002421 cell wall Anatomy 0.000 description 1
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 1
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 1
- 239000012295 chemical reaction liquid Substances 0.000 description 1
- 229960003280 cupric chloride Drugs 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 239000002283 diesel fuel Substances 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 235000013399 edible fruits Nutrition 0.000 description 1
- 238000004945 emulsification Methods 0.000 description 1
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 1
- 150000002148 esters Chemical class 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 235000019387 fatty acid methyl ester Nutrition 0.000 description 1
- 239000002638 heterogeneous catalyst Substances 0.000 description 1
- 238000007172 homogeneous catalysis Methods 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000004435 hydrogen atom Chemical group [H]* 0.000 description 1
- 239000010842 industrial wastewater Substances 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 229920002521 macromolecule Polymers 0.000 description 1
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 description 1
- WQEPLUUGTLDZJY-UHFFFAOYSA-N n-Pentadecanoic acid Natural products CCCCCCCCCCCCCCC(O)=O WQEPLUUGTLDZJY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000006386 neutralization reaction Methods 0.000 description 1
- QIQXTHQIDYTFRH-UHFFFAOYSA-N octadecanoic acid Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCCCC(O)=O QIQXTHQIDYTFRH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OQCDKBAXFALNLD-UHFFFAOYSA-N octadecanoic acid Natural products CCCCCCCC(C)CCCCCCCCC(O)=O OQCDKBAXFALNLD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000004430 oxygen atom Chemical group O* 0.000 description 1
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 1
- 230000036632 reaction speed Effects 0.000 description 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 1
- 238000007086 side reaction Methods 0.000 description 1
- 238000007873 sieving Methods 0.000 description 1
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000008117 stearic acid Substances 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 229910021381 transition metal chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000008158 vegetable oil Substances 0.000 description 1
- 235000013311 vegetables Nutrition 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
- C07D213/00—Heterocyclic compounds containing six-membered rings, not condensed with other rings, with one nitrogen atom as the only ring hetero atom and three or more double bonds between ring members or between ring members and non-ring members
- C07D213/02—Heterocyclic compounds containing six-membered rings, not condensed with other rings, with one nitrogen atom as the only ring hetero atom and three or more double bonds between ring members or between ring members and non-ring members having three double bonds between ring members or between ring members and non-ring members
- C07D213/04—Heterocyclic compounds containing six-membered rings, not condensed with other rings, with one nitrogen atom as the only ring hetero atom and three or more double bonds between ring members or between ring members and non-ring members having three double bonds between ring members or between ring members and non-ring members having no bond between the ring nitrogen atom and a non-ring member or having only hydrogen or carbon atoms directly attached to the ring nitrogen atom
- C07D213/06—Heterocyclic compounds containing six-membered rings, not condensed with other rings, with one nitrogen atom as the only ring hetero atom and three or more double bonds between ring members or between ring members and non-ring members having three double bonds between ring members or between ring members and non-ring members having no bond between the ring nitrogen atom and a non-ring member or having only hydrogen or carbon atoms directly attached to the ring nitrogen atom containing only hydrogen and carbon atoms in addition to the ring nitrogen atom
- C07D213/16—Heterocyclic compounds containing six-membered rings, not condensed with other rings, with one nitrogen atom as the only ring hetero atom and three or more double bonds between ring members or between ring members and non-ring members having three double bonds between ring members or between ring members and non-ring members having no bond between the ring nitrogen atom and a non-ring member or having only hydrogen or carbon atoms directly attached to the ring nitrogen atom containing only hydrogen and carbon atoms in addition to the ring nitrogen atom containing only one pyridine ring
- C07D213/20—Quaternary compounds thereof
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
- C10L1/00—Liquid carbonaceous fuels
- C10L1/02—Liquid carbonaceous fuels essentially based on components consisting of carbon, hydrogen, and oxygen only
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C11—ANIMAL OR VEGETABLE OILS, FATS, FATTY SUBSTANCES OR WAXES; FATTY ACIDS THEREFROM; DETERGENTS; CANDLES
- C11B—PRODUCING, e.g. BY PRESSING RAW MATERIALS OR BY EXTRACTION FROM WASTE MATERIALS, REFINING OR PRESERVING FATS, FATTY SUBSTANCES, e.g. LANOLIN, FATTY OILS OR WAXES; ESSENTIAL OILS; PERFUMES
- C11B1/00—Production of fats or fatty oils from raw materials
- C11B1/10—Production of fats or fatty oils from raw materials by extracting
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C11—ANIMAL OR VEGETABLE OILS, FATS, FATTY SUBSTANCES OR WAXES; FATTY ACIDS THEREFROM; DETERGENTS; CANDLES
- C11C—FATTY ACIDS FROM FATS, OILS OR WAXES; CANDLES; FATS, OILS OR FATTY ACIDS BY CHEMICAL MODIFICATION OF FATS, OILS, OR FATTY ACIDS OBTAINED THEREFROM
- C11C3/00—Fats, oils, or fatty acids by chemical modification of fats, oils, or fatty acids obtained therefrom
- C11C3/04—Fats, oils, or fatty acids by chemical modification of fats, oils, or fatty acids obtained therefrom by esterification of fats or fatty oils
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
- Y02E50/10—Biofuels, e.g. bio-diesel
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
本发明涉及生物柴油制备技术领域，具体公开一种离子液体及其制备方法和应用。所述离子液体由式Ι所示的烯丙基吡啶氯盐和金属氯化物制备而成。所述生物柴油的制备方法包括：将黄连木种子破碎，得黄连木种子粉；向所述黄连木种子粉中加入所述离子液体和石油醚，加热至40℃‑50℃，搅拌提取40min‑50min，将提取物中的石油醚旋蒸去除，加入短链醇，混合均匀，于40℃‑50℃反应90min‑100min，得生物柴油。本发明可以实现以黄连木种子为原料一锅法制备生物柴油，极大地简化了生物柴油的制备工艺，还显著减少了有毒溶剂石油醚的使用，降低了除去体系中石油醚的能耗，且生物柴油的收率可达到97.3％‑99.6％。
Description
技术领域
本发明涉及生物柴油制备技术领域，尤其涉及一种离子液体及其制备方法和应用。
背景技术
生物柴油是以动植物油脂与短链醇(如甲醇或乙醇等)经酯交换反应制得的脂肪酸单烷基酯，最典型的生物柴油为脂肪酸甲酯，其物理、化学性质与柴油燃料相似，发动机可以不经任何改动直接使用。生物柴油具有污染物排放低，分解性好的特点，是理想的可再生能源，受到世界各国政府的重视。由于我国人均占有及消费的动植物油脂很低，开发种植油料林木作为生物柴油的原料是十分必要的。黄连木耐干旱、盐碱，适合在各类土壤生长，果实含油量高，是一种优良的木本油料树种。黄连木种子油中富含的棕榈酸、亚脂肪酸、脂肪酸与硬脂酸是理想的生物柴油原料，因此，大力发展黄连木的种植，并高效提取黄连木种子油对于生物柴油的应用具有十分重要的意义。
工业上多采用液体酸和碱相结合的酯化-酯交换两步法催化生产生物柴油。其优点是反应速度快、时间短、转化率高、成本较低等，然而均相催化酯交换反应存在着催化剂难以分离回收再利用、副反应多和乳化现象，酯化反应结束后的中和、水洗会产生大量的工业废水，造成环境污染等严重问题。固体酸碱非均相催化剂解决了传统催化剂难分离、对环境污染大的问题，但是，反应为非均相反应传质速率较慢，造成了反应活性低、反应速率慢，较难实现工业化生产。目前，有文献报道采用离子液体作为酯交换反应的催化剂，催化油脂与甲醇反应制备生物柴油。但是，选择传统离子液体作为催化剂，需要使用纯度较高的油脂。因此，这就要求首先要对黄连木种子油进行提取，且提取后需要除去黄连木种子油中的提取溶剂和残渣，才能将黄连木种子油应用于生物柴油制备，操作繁琐，能耗较高，极大地限制了生物柴油的生产效率。因此，有必要研发一种工艺简单且收率较高、能耗低的生物柴油的制备工艺。
发明内容
针对现有技术中以黄连木种子油制备生物柴油的方法存在的操作繁琐、反应效率低以及反应成本高的问题，本发明提供一种离子液体及其制备方法和应用。
为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案是：
一种离子液体，由式Ι所示的烯丙基吡啶氯盐和金属氯化物制备而成；
优选的，所述过渡金属氯化物为氯化锌或氯化铝。
优选的，所述离子液体由式Ι所示的烯丙基吡啶氯盐和氯化锌制备而成。
本发明以烯丙基吡啶氯盐和金属氯化物为原料，形成化学稳定性良好的离子液体，原料来源广泛，绿色环保，有助于扩展制备的离子液体的适用范围。
优选的，所述烯丙基吡啶氯盐与金属氯化物的摩尔比为1:1.0-1.1。
优选的，所述烯丙基吡啶氯盐的制备方法包括如下步骤：惰性气氛下，将吡啶和氯丙烯加入乙醚中，混合均匀，加热至60℃-70℃反应20h-24h，抽滤，洗涤，干燥，得烯丙基吡啶氯盐。
进一步优选的，所述吡啶与氯丙烯的摩尔比为1:1.0-1.1。
进一步优选的，所述乙醚与吡啶的体积比为1.1-1.3:1。
需要说明的是，本发明中所述惰性气氛由本领域常见的惰性气体提供，如氮气、氩气等。
示例性的，吡啶和氯丙烯反应结束后，产物经抽滤并采用乙醚洗涤2-3次，然后在真空干燥箱中干燥48h-60h。
本发明还提供了上述任一项所述的离子液体的制备方法，包括如下步骤：将烯丙基吡啶氯盐和金属氯化物加入溶剂中混合均匀，加热至50℃-60℃反应2h-3h，旋蒸，干燥，即得所述离子液体。
优选的，所述溶剂为稀盐酸溶液、无水甲醇或无水乙醇。
优选的，所述金属氯化物为氯化锌或氯化铝。
优选的，所述将烯丙基吡啶氯盐和金属氯化物的摩尔比为1:1.0-1.1。
进一步地，每摩尔烯丙基吡啶氯盐中加入20mL-25mL溶剂。
进一步地，所述稀盐酸溶液优选质量浓度为30％-40％的稀盐酸溶液。
示例性的，采用真空干燥的方式对制备的产物进行干燥。
本发明提供的离子液体的制备方法操作简单，反应条件温和，无需特殊设备，适合工业化规模生产。
本发明还提供了上述离子液体在制备生物柴油中的应用。
本发明还提供了一种利用上述任一项所述的离子液体制备生物柴油的方法，包括：以黄连木种子为原料，以所述离子液体和石油醚为提取溶剂，提取得到黄连木种子油；
以提取的黄连木种子油和短链醇为原料，以所述离子液体为催化剂，经酯化反应制得生物柴油。
相对于现有技术，本发明提供的离子液体可通过其含有的吡啶环、双键和氯离子等基团与纤维素-OH中的氧原子和氢原子相互作用，破坏纤维素大分子间的氢键，从而实现在短时间内对黄连木种子细胞壁的溶解和破坏，从而提高黄连木种子油的提取率，黄连木种子油的收率可达45％-50％；且由于其对黄连木种子油具有优异的提取效果，因此可有效降低有毒溶剂石油醚的使用量，降低黄连木种子油的提取温度和时间；除此之外，本发明提供的离子液体对酯化反应或酯交换反应具有优异的催化作用，因此，可以无需去除提取残渣就可以有效促进黄连木种子油和短链醇的酯化反应或酯交换反应的进行，且在较低温度下就可实现黄连木种子油和短链醇的酯化反应，有效降低了反应能耗，缩短了反应时间，显著降低了生产成本，提高了生产效率，在生物柴油领域具有广阔的应用前景。
本发明提供的离子液体不仅可以作为提取黄连木种子油的提取溶剂，还可以作为黄连木种子油与短链醇反应的催化剂，因此，可以实现以黄连木种子为原料一锅法制备生物柴油，极大地简化了生物柴油的制备工艺；除此之外，还显著减少了有毒溶剂石油醚的使用，降低了除去体系中石油醚的能耗，且生物柴油的收率可达到97.3％-99.6％，具有极高的推广应用价值。
优选的，所述制备生物柴油的方法，具体包括如下步骤：
将黄连木种子破碎，得黄连木种子粉；向所述黄连木种子粉中加入所述离子液体和石油醚，加热至40℃-50℃，搅拌提取40min-50min，将提取物中的石油醚旋蒸去除，加入短链醇，混合均匀，于40℃-50℃反应90min-100min，分离出黄连木种子残渣，向所得滤液中加入乙酸乙酯，静置分液，将所得油相旋蒸去除乙酸乙酯，得生物柴油。
优选的，将黄连木种子破碎至30目以下。
优选的，所述离子液体与黄连木种子粉的质量比为1:5-6。
优选的，所述石油醚与黄连木种子粉的体积质量比为1-2:1，其中，体积的单位是毫升，质量的单位是克。
优选的离子液体和石油醚的加入量，可保证在尽量降低石油醚用量的前提下，充分提取黄连木种子油，使黄连木种子油的收率高达45％-50％。
优选的，所述短链醇与黄连木种子粉的质量比为2-3:1。
示例性的，所述短链脂肪醇为甲醇、乙醇。
进一步优选的，所述短链脂肪醇为甲醇。
优选的，所述乙酸乙酯与反应液的体积比为4-6:1。
本发明提供的生物柴油的制备方法实现了一锅法制备生物柴油的目的，更加简单易行，无需去除提取残渣就可以直接进行酯化反应或者酯交换反应，且有效降低了制备生物柴油的反应温度和反应时间，反应条件更加温和，反应效率大大提高，同时，有效减少了提取黄连木种子油过程中石油醚的使用量，更加绿色环保；除此之外，本发明提供的离子液体为水溶性离子液体，反应结束后分液得到离子液体与水的混合溶液，将水脱除后可以得到回收的离子液体，将回收的离子液体循环使用6-8次，仍然可以使生物柴油的收率达到94％以上，解决了酯化反应结束后催化剂难分离回收的难题，具有较高的推广应用价值。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
为了更好的说明本发明，下面通过实施例做进一步的举例说明。
实施例1
本发明实施例提供一种离子液体，所述离子液体由摩尔比为1:1的烯丙基吡啶氯盐与氯化锌制备而成，其制备方法具体包括如下步骤：
制备烯丙基吡啶氯盐：
将0.2mol(15.82g)吡啶和0.22mol(16.83g)氯丙烯加入三口烧瓶中，加入17.72mL乙醚，充氮气保护，升温至60℃搅拌反应24h，抽滤，并用乙醚洗涤2-3次，60℃真空干燥箱干燥48h，得烯丙基吡啶氯盐([Apy]Cl)；
制备[Apy]Cl-ZnCl2离子液体：
取0.1mol(15.56g)烯丙基吡啶氯盐和0.1mol(13.63g)氯化锌加入圆底烧瓶中，加入2mL质量分数37％的稀盐酸溶液，加热至60℃反应2h，旋蒸去除残留的盐酸后，60℃真空干燥24h，得[Apy]Cl-ZnCl2离子液体，结构式如下。
利用上述离子液体制备生物柴油的方法具体包括如下步骤：
将黄连木种子用研磨机破碎至30目以下，筛分，得黄连木种子粉；取5g黄连木种子粉加入烧瓶中，加入1g的[Apy]Cl-ZnCl2离子液体和10mL的石油醚，加热至50℃，搅拌提取40min，将提取物中的石油醚旋蒸去除，加入10g的甲醇，室温搅拌混合30min，于50℃反应90min，分离出黄连木种子残渣，向所得滤液中加入滤液体积4倍体积量的乙酸乙酯，静置分液，将所得油相旋蒸去除乙酸乙酯，得生物柴油。其中，黄连木种子油的收率为48.6％，生物柴油的收率为99.6％。
实施例2
本发明实施例提供一种离子液体，所述离子液体由摩尔比为1:1的烯丙基吡啶氯盐与氯化锌制备而成，其制备方法具体包括如下步骤：
制备烯丙基吡啶氯盐：
将0.2mol(15.82g)吡啶和0.2mol(15.30g)氯丙烯加入三口烧瓶中，加入20.95mL乙醚，充氮气保护，升温至65℃搅拌反应20h，抽滤，并用乙醚洗涤2-3次，60℃真空干燥箱干燥48h，得烯丙基吡啶氯盐([Apy]Cl)；
制备[Apy]Cl-ZnCl2离子液体：
取0.1mol(15.56g)烯丙基吡啶氯盐和0.11mol(14.99g)氯化锌加入圆底烧瓶中，加入2.5mL质量分数37％的稀盐酸溶液，加热至55℃反应2.5h，旋蒸去除残留的盐酸后，60℃真空干燥24h，得[Apy]Cl-ZnCl2离子液体，结构式如下。
利用上述离子液体制备生物柴油的方法具体包括如下步骤：
将黄连木种子用研磨机破碎至30目以下，筛分，得黄连木种子粉；取6g黄连木种子粉加入烧瓶中，加入1g的[Apy]Cl-ZnCl2离子液体和6mL的石油醚，加热至40℃，搅拌提取50min，将提取物中的石油醚旋蒸去除，加入18g的甲醇，室温搅拌混合30min，于40℃反应100min，分离出黄连木种子残渣，向所得滤液中加入滤液体积6倍体积量的乙酸乙酯，静置分液，将所得油相旋蒸去除乙酸乙酯，得生物柴油。其中，黄连木种子油的收率为47.9％，生物柴油的收率为99.1％。
实施例3
本发明实施例提供一种离子液体，所述离子液体由摩尔比为1:1的烯丙基吡啶氯盐与氯化锌制备而成，其制备方法具体包括如下步骤：
制备烯丙基吡啶氯盐：
将0.2mol(15.82g)吡啶和0.22mol(16.83g)氯丙烯加入三口烧瓶中，加入19.33mL乙醚，充氮气保护，升温至70℃搅拌反应20h，抽滤，并用乙醚洗涤2-3次，60℃真空干燥箱干燥48h，得烯丙基吡啶氯盐([Apy]Cl)；
制备[Apy]Cl-AlCl3离子液体：
取0.1mol(15.56g)烯丙基吡啶氯盐和0.1mol(13.34g)氯化铝加入圆底烧瓶中，加入2.3mL质量分数37％的稀盐酸溶液，加热至50℃反应3h，旋蒸去除残留的盐酸后，60℃真空干燥24h，得[Apy]Cl-AlCl3离子液体，结构式如下。
利用上述离子液体制备生物柴油的方法具体包括如下步骤：
将黄连木种子用研磨机破碎至30目以下，筛分，得黄连木种子粉；取6g黄连木种子粉加入烧瓶中，加入1g的[Apy]Cl-AlCl3离子液体和10mL的石油醚，加热至45℃，搅拌提取45min，将提取物中的石油醚旋蒸去除，加入15g的甲醇，室温搅拌混合30min，于45℃反应95min，分离出黄连木种子残渣，向所得滤液中加入滤液体积5倍体积量的乙酸乙酯，静置分液，将所得油相旋蒸去除乙酸乙酯，得生物柴油。其中，黄连木种子油的收率为46.9％，生物柴油的收率为97.3％。
将实施例1-3中静置分液得到的水相旋转去除其中的水相得到回收的离子液体，将回收的离子液体循环使用6-8次，均可以使生物柴油的收率达到94％以上。
对比例1
本发明实施例提供一种离子液体，所述离子液体由摩尔比为1:1的1-丁基吡啶氯盐与氯化锌制备而成，其制备方法具体包括如下步骤：
制备[Bpy]Cl：
将0.2mol(15.82g)吡啶和0.22mol(20.37g)氯代正丁烷加入三口烧瓶中，加入17.72mL乙醚，充氮气保护，升温至60℃搅拌反应24h，抽滤，并用乙醚洗涤2-3次，60℃真空干燥箱干燥48h，得1-丁基吡啶氯盐([Bpy]Cl)；
制备[Bpy]Cl-ZnCl2离子液体：
取0.1mol(17.17g)[Bpy]Cl和0.1mol(13.63g)氯化锌加入圆底烧瓶中，加入2mL质量分数37％的稀盐酸溶液，加热至60℃反应2h，旋蒸去除残留的盐酸后，60℃真空干燥24h，得[Bpy]Cl-ZnCl2离子液体。
利用上述离子液体制备生物柴油的方法具体包括如下步骤：
将黄连木种子用研磨机破碎至30目以下，筛分，得黄连木种子粉；取5g黄连木种子粉加入烧瓶中，加入1g的[Bpy]Cl-ZnCl2离子液体和10mL的石油醚，加热至50℃，搅拌提取40min，将提取物中的石油醚旋蒸去除，加入10g的甲醇，室温搅拌混合30min，于50℃反应90min，分离出黄连木种子残渣，向所得滤液中加入滤液体积4倍体积量的乙酸乙酯，静置分液，将所得油相旋蒸去除乙酸乙酯，得生物柴油。其中，黄连木种子油的收率为37.2％，生物柴油的收率为61.8％。
对比例2
本发明对比例提供一种生物柴油的制备方法，具体包括如下步骤：
将黄连木种子用研磨机破碎至30目以下，筛分，得黄连木种子粉；取5g黄连木种子粉加入烧瓶中，加入1g的ZnCl2离子液体和10mL的石油醚，加热至50℃，搅拌提取40min，将提取物中的石油醚旋蒸去除，加入10g的甲醇，室温搅拌混合30min，于50℃反应90min，分离出黄连木种子残渣，向所得滤液中加入滤液体积4倍体积量的乙酸乙酯，静置分液，将所得油相旋蒸去除乙酸乙酯，得生物柴油。其中，黄连木种子油的收率为22.5％，生物柴油的收率为27.1％。
对比例3
本发明对比例提供一种生物柴油的制备方法，具体包括如下步骤：
将黄连木种子用研磨机破碎至30目以下，筛分，得黄连木种子粉；取5g黄连木种子粉加入烧瓶中，加入1g的AlCl3离子液体和10mL的石油醚，加热至50℃，搅拌提取40min，将提取物中的石油醚旋蒸去除，加入10g的甲醇，室温搅拌混合30min，于50℃反应90min，分离出黄连木种子残渣，向所得滤液中加入滤液体积4倍体积量的乙酸乙酯，静置分液，将所得油相旋蒸去除乙酸乙酯，得生物柴油。其中，黄连木种子油的收率为21.8％，生物柴油的收率为40.4％。
对比例4
本发明对比例提供一种生物柴油的制备方法，具体包括如下步骤：
将黄连木种子用研磨机破碎至30目以下，筛分，得黄连木种子粉；取5g黄连木种子粉加入烧瓶中，加入1g的[Apy]Cl和10mL的石油醚，加热至50℃，搅拌提取40min，将提取物中的石油醚旋蒸去除，加入10g的甲醇，室温搅拌混合30min，于50℃反应90min，分离出黄连木种子残渣，向所得滤液中加入滤液体积4倍体积量的乙酸乙酯，静置分液，将所得油相旋蒸去除乙酸乙酯，得生物柴油。其中，黄连木种子油的收率为33.1％，生物柴油的收率为49.8％。
对比例5
本发明对比例提供一种生物柴油的制备方法，具体包括如下步骤：
将黄连木种子用研磨机破碎至30目以下，筛分，得黄连木种子粉；取5g黄连木种子粉加入烧瓶中，加入1g的[Apy]Cl和ZnCl2的混合物(摩尔比为1:1)和10mL的石油醚，加热至50℃，搅拌提取40min，将提取物中的石油醚旋蒸去除，加入10g的甲醇，室温搅拌混合30min，于50℃反应90min，分离出黄连木种子残渣，向所得滤液中加入滤液体积4倍体积量的乙酸乙酯，静置分液，将所得油相旋蒸去除乙酸乙酯，得生物柴油。其中，黄连木种子油的收率为30.5％，生物柴油的收率为69.8％。
对比例6
将0.2mol(15.82g)吡啶和0.22mol(16.83g)氯丙烯加入三口烧瓶中，加入17.72mL乙醚，充氮气保护，升温至60℃搅拌反应24h，抽滤，并用乙醚洗涤2-3次，60℃真空干燥箱干燥48h，得烯丙基吡啶氯盐([Apy]Cl)；
取0.1mol(15.56g)烯丙基吡啶氯盐和0.1mol(14.79g)氯化铜加入圆底烧瓶中，加入2mL质量分数37％的稀盐酸溶液，加热至60℃反应2h，没有得到[Apy]Cl-CuCl2离子液体。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种制备生物柴油的方法，其特征在于，具体包括如下步骤：
将黄连木种子破碎，得黄连木种子粉；向所述黄连木种子粉中加入离子液体和石油醚，加热至40℃-50℃，搅拌提取40min-50min，将提取物中的石油醚旋蒸去除，加入短链醇，混合均匀，于40℃-50℃反应90min-100min，分离出黄连木种子残渣，向所得滤液中加入乙酸乙酯，静置分液，将所得油相旋蒸去除乙酸乙酯，得生物柴油；所述短链醇为甲醇或乙醇；
所述烯丙基吡啶氯盐与金属氯化物的摩尔比为1:1.0-1.1；
所述离子液体由式Ι所示的烯丙基吡啶氯盐和金属氯化物制备而成；所述金属氯化物为氯化锌或氯化铝；
式Ι；
所述离子液体的制备方法包括如下步骤：将烯丙基吡啶氯盐和金属氯化物加入溶剂中混合均匀，加热至50℃-60℃反应2h-3h，旋蒸，干燥，即得所述离子液体；
所述溶剂为质量分数为37%的盐酸溶液、无水甲醇或无水乙醇。
2.如权利要求1所述的制备生物柴油的方法，其特征在于，所述烯丙基吡啶氯盐的制备方法包括如下步骤：惰性气氛下，将吡啶和氯丙烯加入乙醚中，混合均匀，加热至60℃-70℃反应20h-24h，抽滤，洗涤，干燥，得烯丙基吡啶氯盐。
3.如权利要求2所述的制备生物柴油的方法，其特征在于，所述吡啶与氯丙烯的摩尔比为1:1.0-1.1；和/或
所述乙醚与吡啶的体积比为1.1-1.3:1。
4.如权利要求1所述的制备生物柴油的方法，其特征在于，所述离子液体与黄连木种子粉的质量比为1:5-6；和/或
所述石油醚与黄连木种子粉的体积质量比为1-2:1，其中，体积的单位是毫升，质量的单位是克；和/或
所述短链醇与黄连木种子粉的质量比为2-3:1。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210656588.0A CN114874133B (zh) | 2022-06-10 | 2022-06-10 | 一种离子液体及其制备方法和应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210656588.0A CN114874133B (zh) | 2022-06-10 | 2022-06-10 | 一种离子液体及其制备方法和应用 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114874133A CN114874133A (zh) | 2022-08-09 |
| CN114874133B true CN114874133B (zh) | 2023-12-19 |
Family
ID=82680691
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202210656588.0A Active CN114874133B (zh) | 2022-06-10 | 2022-06-10 | 一种离子液体及其制备方法和应用 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114874133B (zh) |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101724509A (zh) * | 2009-11-03 | 2010-06-09 | 南京工业大学 | 利用塔式反应器连续制备脂肪酸酯的方法 |
| CN101812379A (zh) * | 2010-04-14 | 2010-08-25 | 河北工业大学 | 一种以萌发的油料作物种子为原料自催化制备生物柴油的方法 |
| CN102321692A (zh) * | 2011-09-27 | 2012-01-18 | 江苏科技大学 | 离子液体中脂肪酶催化合成咖啡酸苯乙酯的制备方法 |
| CN102690673A (zh) * | 2012-01-14 | 2012-09-26 | 河南科技大学 | 一种催化加氢裂化植物油制备生物柴油的方法 |
| CN104450208A (zh) * | 2014-11-11 | 2015-03-25 | 西北农林科技大学 | 一种利用索氏提取装置制备生物柴油的方法 |
| KR20170122418A (ko) * | 2016-04-27 | 2017-11-06 | 명지대학교 산학협력단 | 미세기공 고분자 이온성 액체 분리막, 그의 제조방법 및 그의 용도 |
| CN109881294A (zh) * | 2018-03-26 | 2019-06-14 | 新乡化纤股份有限公司 | 一种离子液法再生纤维素/动物角蛋白复合纤维及其制作方法 |
-
2022
- 2022-06-10 CN CN202210656588.0A patent/CN114874133B/zh active Active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101724509A (zh) * | 2009-11-03 | 2010-06-09 | 南京工业大学 | 利用塔式反应器连续制备脂肪酸酯的方法 |
| CN101812379A (zh) * | 2010-04-14 | 2010-08-25 | 河北工业大学 | 一种以萌发的油料作物种子为原料自催化制备生物柴油的方法 |
| CN102321692A (zh) * | 2011-09-27 | 2012-01-18 | 江苏科技大学 | 离子液体中脂肪酶催化合成咖啡酸苯乙酯的制备方法 |
| CN102690673A (zh) * | 2012-01-14 | 2012-09-26 | 河南科技大学 | 一种催化加氢裂化植物油制备生物柴油的方法 |
| CN104450208A (zh) * | 2014-11-11 | 2015-03-25 | 西北农林科技大学 | 一种利用索氏提取装置制备生物柴油的方法 |
| KR20170122418A (ko) * | 2016-04-27 | 2017-11-06 | 명지대학교 산학협력단 | 미세기공 고분자 이온성 액체 분리막, 그의 제조방법 및 그의 용도 |
| CN109881294A (zh) * | 2018-03-26 | 2019-06-14 | 新乡化纤股份有限公司 | 一种离子液法再生纤维素/动物角蛋白复合纤维及其制作方法 |
Non-Patent Citations (6)
| Title |
|---|
| "Comparative Characteristics of Thermal Stability of Quaternary Ammonium and Pyridinium Tetrachloroferrates";ZHURAVLEV et al.;《Russian Journal of General Chemistry》;第92卷(第3期);第348–354页 * |
| "Synthesis of polymer based catalyst: Optimization and kinetics modeling of the transesterification of Pistacia chinensis oil with diethyl carbonate using acidic ionic liquids";B. Panchal, et al.;《Fuel》;第276卷;第1-11页 * |
| "离子液体催化黄连木籽油酯交换制备生物柴油";何乐芹等;《工程科技I辑》;第1-4页 * |
| "黄连木制备生物柴油的研究";张寿鑫;《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技I辑》(第10期);第B019-162页 * |
| Adrian Zajac,et al.."Synthesis and characterization of nitrogen-based ionic liquids bearing allyl groups and examples of their application".《New J. Chem.》.2020,第44卷第12274-12288页. * |
| 张秋云.《制备可再生能源生物柴油的固体催化剂研究》.中国农业大学出版社,2020,(第1版),第40页. * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN114874133A (zh) | 2022-08-09 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN100590177C (zh) | 用高酸值花椒籽油制备生物柴油的方法 | |
| CN110218335B (zh) | 一种利用三元深度共熔溶剂提取木质素的方法 | |
| CN102732385A (zh) | 一种超声波辅助离子液体催化微藻油脂生产生物柴油的方法 | |
| CN113527703B (zh) | 金属碳基配位聚合物、制备方法及其在合成2,5-呋喃二甲醇中的用途 | |
| CN114874133B (zh) | 一种离子液体及其制备方法和应用 | |
| CN102586031A (zh) | 一种基于离子液体制备生物柴油的方法 | |
| CN107488519B (zh) | 一种利用磁性炭负载酸碱催化餐饮废油制生物柴油的方法 | |
| CN102188995B (zh) | 利用造纸厂黑水制备的催化剂及在生物柴油制备中的应用 | |
| CN103756777B (zh) | 利用湿藻生物质微波加热一步法制取生物柴油的方法 | |
| CN102824928A (zh) | 一种用于制备生物柴油的固体酸催化剂及其制备方法与应用 | |
| CN102492558A (zh) | 一种在离子液体中制备生物柴油的方法 | |
| CN114950480B (zh) | 一种碳基固体酸催化剂及其催化茶皂素制备茶皂苷元的方法 | |
| CN101805381A (zh) | 一种由生物柴油和蔗糖直接合成蔗糖脂肪酸酯的方法 | |
| CN102030614A (zh) | 生物柴油副产物甘油的提纯及合成三醋酸甘油酯的方法 | |
| CN104560409A (zh) | 一种微藻超声波辅助离子液体组合物直接制备生物柴油的方法 | |
| CN104624242A (zh) | 一种合成生物柴油酸性离子液体固载型催化剂及其制备方法 | |
| CN104745298A (zh) | 一种利用产油微生物直接酯交换制备生物柴油的方法 | |
| CN104531788A (zh) | 一种微藻直接离子液体脂肪酶法制备生物柴油的方法 | |
| CN104437454A (zh) | 一种电石渣基固体碱催化剂、制备方法及其应用 | |
| CN101225324B (zh) | 一种低酸催化油脂或脂肪酸一步制备生物柴油的方法 | |
| CN104560227B (zh) | 利用湿藻生物质微波辅助酯交换萃取制备生物柴油的方法 | |
| CN108658904B (zh) | 一种利用葡萄糖制备5-乙氧甲基糠醛的方法 | |
| CN115028574A (zh) | 一种离子液体及其制备方法和应用 | |
| CN105085252A (zh) | 利用离子液体催化转化木质素制备酚酸类物质的方法 | |
| CN102816050A (zh) | 酶催化活化废次烟草提取茄尼醇的方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |