一种餐厨废弃油脂的清捞回收处理方法

技术领域

本申请涉及餐厨废弃油脂回收利用技术领域，更具体地说，它涉及一种餐厨废弃油脂的清捞回收处理方法。

背景技术

随着我国居民生活水平的逐步提高，餐桌上浪费现象日趋严重，餐厨垃圾产生量迅速增加。餐厨垃圾大多为固液混合物，其中包括废弃油脂、果皮、蛋壳、茶渣、骨头等。厨余垃圾含有极高的水分与有机物，很容易腐坏，产生恶臭，但经过妥善处理和加工，可转化为新的资源，高有机物含量的特点使其经过严格处理后可作为肥料、饲料，也可产生沼气用作燃料或发电，油脂部分则可用于制备生物燃料。因此，对餐厨垃圾的回收利用日益成为人们关注的话题。

生物柴油是清洁的可再生能源，是优质的石油柴油代用品。它以植物油脂、动物油脂、餐饮废弃油脂等为原料，经酯交换反应制成。与普通柴油相比，生物柴油使用时具有较低的空气毒性，且含氧量高，燃烧时排烟少，生物柴油还具有较高的生物降解性，生物柴油中不含有对环境造成污染的芳香族烷烃，其燃烧废气对人体健康危害较低。另外，生物柴油还具有较好的安全性能，在运输、储存、使用时均具有较好的稳定性。因此，生物柴油产业有利于环境保护和能源供应的可持续性。相关技术中，对餐厨垃圾进行回收处理后，将分离出的餐厨废弃油脂作为原料，加入催化剂和甲醇反应，制备生物柴油。

针对上述中的相关技术，在使用回收的餐厨废弃油脂制备生物柴油时，生物柴油的转化率较低。

发明内容

为了提高使用餐厨废弃油脂制备生物柴油时的转化率，本申请提供一种餐厨废弃油脂的清捞回收处理方法。

本申请提供一种餐厨废弃油脂的清捞回收处理方法，采用如下的技术方案：

一种餐厨废弃油脂的清捞回收处理方法，包括以下步骤：

S1，将餐厨垃圾静置分层，上层为餐厨废弃油脂，下层为废水和残渣；

S2，将餐厨废弃油脂抽入沉淀池中，加热沉淀，后进行油水分离，将分离出的油脂抽出并储存，将水与沉渣混合物捞出进行后处理；

S3，将储存的油脂进行后续处理，加工成生物柴油使用；

所述生物柴油的制备过程为：将油脂与低碳醇在催化剂的催化下升温反应，静置分层，取上层液体，减压蒸馏分离低碳醇，即得生物柴油；

所述催化剂为稀土改性固体超强酸催化剂，所述稀土改性固体超强酸为SO

通过采用上述技术方案，对餐厨垃圾中的餐厨废弃油脂进行清捞回收处理，将餐厨废弃油脂中的油水分离，从而实现对油脂和水的回收利用，有利于保护环境，同时，通过对资源的回收利用，有利于实现可持续发展，且制得的生物柴油作为可再生性清洁能源，代替石油柴油的使用，进一步保护了环境，降低了石油柴油燃烧废气对人体的危害。

在制备生物柴油时，使用稀土元素对固体超强酸进行改性制备SO

优选的，所述SO

A2，将混合物沉淀干燥、粉碎，加入硫酸溶液中浸泡，后焙烧，即得。

通过采用上述技术方案，制备过程简单、安全，条件可控，且可以稳定制备SO

优选的，所述A1中，硫酸铁、硝酸铝、偏硅酸钠、硝酸镧的重量比为1:(0.4-0.6):(0.7-0.9):(0.2-0.4)。

通过采用上述技术方案，在上述配比范围内制备稀土改性固体超强酸催化剂，制得的稀土改性固体超强酸催化剂具有较好的催化活性，且可显著提高生物柴油的转化率。

优选的，所述A2中，硫酸溶液的浓度为0.5-1mol/L，浸泡时间为30-50min。

通过采用上述技术方案，在使用硫酸溶液对混合物进行浸泡时，硫酸浓度和浸泡时间均影响制得的稀土改性固体超强酸催化剂的催化性能。在上述硫酸浓度范围内，稀土改性固体超强酸催化剂的比表面积较高，当硫酸浓度超过1mol/L时，会形成硫酸盐而覆盖在固体酸催化剂表面，从而降低稀土改性固体超强酸催化剂的比表面积，降低催化性能。在相同的硫酸浓度下，浸泡时间对制得的固体酸催化剂的催化性能也有较明显的影响，当浸泡时间低于30min时，SO

优选的，所述A2中，焙烧的温度设定为400-600℃，焙烧时间为4-6h。

通过采用上述技术方案，焙烧时间对制得的稀土改性固体超强酸催化剂的比表面积影响较大，在上述时间范围内对混合物沉淀进行焙烧，制得的催化剂具有较高的比表面积，从而使催化剂具有较好的催化活性，提高生物柴油的转化率，当焙烧时间长于6h，催化剂颗粒增大，导致催化剂的比表面积显著降低，从而降低催化效率，当焙烧时间低于4h，焙烧不充分，催化剂具有较低的比表面积。当焙烧温度高于600℃时，混合物沉淀的烧结和聚集程度增大，同时，催化剂表面的SO

优选的，在制备生物柴油的过程中，所述油脂与低碳醇的重量比为1:(0.16-0.2)，所述油脂与催化剂的重量比为1：(0.02-0.03)。

通过采用上述技术方案，将油脂、低碳醇控制在上述比例范围内，可以使油脂与低碳醇充分反应，剩余低碳醇较少，有利于降低成本。将催化剂的加入量控制在上述范围，可以起到较好的催化作用，从而提高生物柴油的转化率。

优选的，所述低碳醇为甲醇、乙醇、乙二醇、丙醇中的一种或多种。

通过采用上述技术方案，低碳醇在催化剂的催化下，与油脂中的甘油三磷酸发生交换反应，使其酯键发生断裂而生成长链脂肪酸甲酯或乙酯，从而降低了碳链的长度及油脂的粘度，使相对分子质量降低，接近柴油的相对分子质量，理化性质接近于柴油，且燃油性能同柴油无多大差别。同时，低碳醇在生产过程中可以循环使用，有助于降低生产成本。

优选的，所述S2中，加热温度为75-85℃，沉淀时间为6-7h。

通过采用上述技术方案，在加热的条件下进行油水分离，使油脂可以较好的保持液体状态，便于油、水的分离。将加热温度设定在75-85℃，油水分离效果较好，若温度过低，油脂会凝固而粘附在沉淀池侧壁上，较难清理，若温度较高，废水沸腾，从而使沉淀池内液体的稳定性减弱，使油水重新混合，降低油水分离效率，甚至无法进行油水分离。将沉淀时间设置在6-7h，使油水充分分离，若继续静置沉淀，油水分离效果变化不明显，不仅大大增加了成本，还降低了清捞回收处理效率。

优选的，所述S2中分离出的油脂储存在80-90℃的恒温储存箱内。

通过采用上述技术方案，减少油脂在储存时因温度较低而凝固粘附在储存箱内壁的情况发生，使储存箱内的油脂便于出料转运，同时，延长了储存箱的清理周期，使储存箱可以长期使用，节省了人力，降低了成本。

优选的，所述S2中，水与沉渣混合物的后处理过程包括：过滤，静置分层，将上层油脂抽出储存，将下层废水离心，取上清液，曝气，调节pH，进一步离心，过滤。

通过采用上述技术方案，通过过滤除去混合物中的沉渣，静置分层，从而进一步将废水内的油脂分离，将油脂抽出储存，有利于提高油脂的回收效率。将下层废水离心，可以进一步除去废水中混有的沉渣。通过曝气增加废水中的含氧量，从而提高微生物分解废水中有机物的效率。调节pH至中性后，通过离心除去沉淀，从而得到符合排放标准或符合使用标准的处理水。

综上所述，本申请具有以下有益效果：

1、本申请使用稀土元素对固体超强酸进行改性，制得的稀土改性固体超强酸催化剂具有较好的热稳定性和较高的比表面积，从而提高催化剂的催化性能，提高生物柴油的转化率，同时，通过稀土元素改性，提高了固体超强酸催化剂的使用寿命；

2、本申请中稀土改性固体酸催化剂的制备方法，制备过程简单，条件可控，并可以稳定制备，适合工业化生产，且制备的固体超强酸催化剂具有较好的催化性能，有利于提高生物柴油的转化率；

3、本申请通过对水与沉渣混合物进行后处理，使废水达到排放或使用标准，从而提高了资源的利用率，有利于保护环境，实现可持续发展。

具体实施方式

以下结合实施例对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例中的硫酸铁采自重庆冠兴化工有限公司；

硝酸铝采自湖北鑫润德化工有限公司；

偏硅酸钠采自河南铭之鑫化工产品有限公司；

硝酸镧采自湖北兴恒业科技有限公司；

甲醇采自山东亿伟安化工科技有限公司；

乙醇采自山东巨和生物技术有限公司；

乙二醇采自济南德盈化工有限公司；

丙醇采自无锡盛斯源化工有限公司。

比表面积测定仪采自北京精微科学技术有限公司，型号为JW-004BET。

原料的制备例

制备例1：一种稀土改性固体超强酸催化剂，其制备步骤为：

A1，将100g硫酸铁、40g硝酸铝、70g偏硅酸钠、20g硝酸镧加入1kg水中搅拌10min，滴入28％氨水至pH＝8，继续搅拌反,10min，过滤，得混合物沉淀60g；

A2，将混合物沉淀干燥、粉碎，加入200mL浓度为0.5mol/L的硫酸溶液中浸泡30min，然后在400℃的温度下焙烧4h，即得。

制备例2：一种稀土改性固体超强酸催化剂，与制备例1的不同之处在于，A1中使用100g硫酸铁、50g硝酸铝、80g偏硅酸钠、30g硝酸镧。

制备例3：一种稀土改性固体超强酸催化剂，与制备例1的不同之处在于，A1中使用100g硫酸铁、60g硝酸铝、90g偏硅酸钠、40g硝酸镧。

制备例4：一种稀土改性固体超强酸催化剂，与制备例1的不同之处在于，A2中，硫酸溶液的浓度为0.75mol/L。

制备例5：一种稀土改性固体超强酸催化剂，与制备例1的不同之处在于，A2中，硫酸溶液的浓度为1mol/L。

制备例6：一种稀土改性固体超强酸催化剂，与制备例1的不同之处在于，A2中，浸泡时间为40min。

制备例7：一种稀土改性固体超强酸催化剂，与制备例1的不同之处在于，A2中，浸泡时间为50min。

制备例8：一种稀土改性固体超强酸催化剂，与制备例1的不同之处在于，A2中，焙烧的温度为500℃。

制备例9：一种稀土改性固体超强酸催化剂，与制备例1的不同之处在于，A2中，焙烧的温度为600℃。

制备例10：一种稀土改性固体超强酸催化剂，与制备例1的不同之处在于，A2中，焙烧的时间为5h。

制备例11：一种稀土改性固体超强酸催化剂，与制备例1的不同之处在于，A2中，焙烧的时间为6h。

实施例

实施例1：一种餐厨废弃油脂的清捞回收处理方法，包括以下步骤：

S1，将餐厨垃圾静置分层5h，上层为餐厨废弃油脂，下层为废水和残渣；

S2，将餐厨废弃油脂抽入沉淀池中，在75℃的温度下沉淀6h，油水分离，上层为油脂，下层为水与沉渣混合物，将油脂抽出并储存在温度为80℃的恒温储存箱内，将水与沉渣混合物捞出进行后处理，后处理的过程为过滤，弃去沉渣，静置分层，将上层油脂抽出储存至温度为80℃的恒温储存箱内，将下层废水在2000rpm的转速下离心20min，取上清液，曝气，调节pH至中性，在3000rpm的转速下离心10min，过滤，取上清液，即为处理水；

S3，将储存的油脂进行后续处理，加工成生物柴油使用。

生物柴油的制备过程为：将1kg油脂与160g甲醇混合，加入20g制备例1中制得的稀土改性固体超强酸催化剂，在75℃的温度下反应3h，静置2h分层，取上层液体，减压蒸馏分离甲醇，即得生物柴油。

实施例2-11：一种餐厨废弃油脂的清捞回收处理方法，与实施例1的不同之处在于，分别使用制备例2-11中制得的稀土改性固体超强酸催化剂，对应关系如表1。

表1实施例2-11中催化剂种类

实施例12：一种餐厨废弃油脂的清捞回收处理方法，与实施例1的不同之处在于，生物柴油的制备过程中，使用1kg油脂和180g甲醇反应，催化剂的使用量为25g。

实施例13：一种餐厨废弃油脂的清捞回收处理方法，与实施例1的不同之处在于，生物柴油的制备过程中，使用1kg油脂和200g甲醇反应，催化剂的使用量为30g。

实施例14：一种餐厨废弃油脂的清捞回收处理方法，与实施例1的不同之处在于，生物柴油的制备过程中，使用1kg油脂、80g乙醇、80g乙二醇反应。

实施例15：一种餐厨废弃油脂的清捞回收处理方法，与实施例1的不同之处在于，生物柴油的制备过程中，使用1kg油脂、40g甲醇、40g乙醇、40g乙二醇、40g丙醇乙醇反应。

实施例16：一种餐厨废弃油脂的清捞回收处理方法，与实施例1的不同之处在于，S2中，将餐厨废弃油脂抽入沉淀池中，在80℃的温度下沉淀6.5h，将油脂储存在温度为85℃的恒温储存箱内。

实施例17：一种餐厨废弃油脂的清捞回收处理方法，与实施例1的不同之处在于，S2中，将餐厨废弃油脂抽入沉淀池中，在85℃的温度下沉淀7h，将油脂储存在温度为90℃的恒温储存箱内。

对比例

对比例1：一种餐厨废弃油脂的处理方法，与实施例1的不同之处在于，使用的催化剂的制备过程为：

A1，将100g硫酸铁、40g硝酸铝、70g偏硅酸钠加入1kg水中搅拌10min，滴入28％氨水至pH＝8，继续搅拌反,10min，过滤，得混合物沉淀55g；

A2，将混合物沉淀干燥、粉碎，加入200mL浓度为0.5mol/L的硫酸溶液中浸泡30min，然后在400℃的温度下焙烧4h，即得。

对比例2：一种餐厨废弃油脂的处理方法，与实施例1的不同之处在于，使用的催化剂的制备过程A1中，使用100g硫酸铁、20g硝酸铝、50g偏硅酸钠、100g硝酸镧。

对比例3：一种餐厨废弃油脂的处理方法，与实施例1的不同之处在于，使用的催化剂的制备过程A1中，使用100g硫酸铁、80g硝酸铝、100g偏硅酸钠、50g硝酸镧。

对比例4：一种餐厨废弃油脂的处理方法，与实施例1的不同之处在于，使用的催化剂的制备过程A2中，硫酸溶液的浓度为1.5mol/L。

对比例5：一种餐厨废弃油脂的处理方法，与实施例1的不同之处在于，使用的催化剂的制备过程A2中，浸泡时间为20min。

对比例6：一种餐厨废弃油脂的处理方法，与实施例1的不同之处在于，使用的催化剂的制备过程A2中，浸泡时间为60min。

对比例7：一种餐厨废弃油脂的处理方法，与实施例1的不同之处在于，使用的催化剂的制备过程A2中，焙烧的温度设定为300℃。

对比例8：一种餐厨废弃油脂的处理方法，与实施例1的不同之处在于，使用的催化剂的制备过程A2中，焙烧的温度设定为700℃。

对比例9：一种餐厨废弃油脂的处理方法，与实施例1的不同之处在于，使用的催化剂的制备过程A2中，焙烧的时间设定为3h。

对比例10：一种餐厨废弃油脂的处理方法，与实施例1的不同之处在于，使用的催化剂的制备过程A2中，焙烧的时间设定为8h。

对比例11：一种餐厨废弃油脂的处理方法，与实施例1的不同之处在于，生物柴油的制备过程中，使用1kg油脂和120g甲醇反应，催化剂的使用量为10g。

对比例12：一种餐厨废弃油脂的处理方法，与实施例1的不同之处在于，生物柴油的制备过程中，使用1kg油脂和220g甲醇反应，催化剂的使用量为40g。

对比例13：一种餐厨废弃油脂的处理方法，与实施例1的不同之处在于，S2中，将餐厨废弃油脂抽入沉淀池中，在60℃的温度下沉淀5h，将油脂储存在温度为60℃的恒温储存箱内。

对比例14：一种餐厨废弃油脂的处理方法，与实施例1的不同之处在于，S2中，将餐厨废弃油脂抽入沉淀池中，在90℃的温度下沉淀8h，将油脂储存在温度为95℃的恒温储存箱内。

性能检测试验

试验一：催化剂比表面积检测

分别取制备例1-11和对比例1-10制得的催化剂作为测试对象，使用比表面积测定仪测量催化剂的比表面积，测试结果计入下列表2。

由表2中测试数据可以看出：制备例1-11值得的催化剂具有较高的比表面积，其催化活性较高，可以显著提高生物柴油的转化率。

结合制备例1和对比例1可以看出，在制备固体超强酸催化剂时，引入稀土元素，可以提高制得固体超强酸催化剂的比表面积，提高催化剂的催化活性，从而显著提高生物柴油的转化率。

结合制备例1、2、3和对比例2、3，并结合表2可以看出，制备稀土改性固体超强酸催化剂时，硫酸铁、硝酸铝、偏硅酸钠、硝酸镧的较优重量比为1:(0.4-0.6):(0.7-0.9):(0.2-0.4)，在此范围内制得的稀土改性固体超强酸催化剂具有较高的比表面积，催化活性较好。

结合制备例4、5和对比例4，并结合表2可以看出，催化剂的制备过程A2中，使用的硫酸浓度的较优范围为0.5-1mol/L，当硫酸浓度高于1mol/L时，催化剂的比表面积明显降低，从而降低催化剂的催化性能。

结合制备例6、7和对比例5、6，并结合表2可以看出，催化剂的制备过程A2中，在硫酸溶液的浸泡时间较优范围为30-50min，当浸泡时间低于30min时，SO

结合制备例8、9和对比例7、8，并结合表2可以看出，催化剂的制备过程A2中，当焙烧的温度高于600℃时，混合物沉淀表面SO

结合制备例10、11和对比例9、10，并结合表2可以看出，催化剂的制备过程A2中，焙烧时间对催化剂的比表面积有较大影响，当焙烧时间低于4h，焙烧不充分导致催化剂比表面积较低，当焙烧时间高于6h，催化剂颗粒增大导致催化剂的比表面积显著降低，从而降低催化效率。

表2性能测试结果

试验二：生物柴油产率检测

分别计算实施例1-17和对比例1-14中生物柴油的产率，并记入下表3中。

由表3中测试数据可以看出：实施例1-17中生物柴油的产率较高，产率均高于80％，说明本申请的餐厨废弃油脂的清捞回收处理方法可以显著提高生物柴油的转化率，提高餐厨废弃油脂的利用效率，有利于实现可持续发展。

表3生物柴油的产率

本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。