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03 肥皂和洗衣粉生产工艺 油脂的碱性水解称作皂化。使用过量的碱,油脂可以完全水解并转化成脂肪酸盐和甘油[5]。皂化反应是不可逆反应,其反应方程式如图3所示。式中:R1、R2、R3分别代表3个碳原子数相同或者不同的烃基。
图3皂化反应过程 皂化方法有2种：一种为均相皂化;另一种为非均相皂化。均相皂化是先将废油脂溶解于适当的溶剂中(如，乙醇)，形成均相溶液，然后在碱触媒的作用下水浴进行皂化反应，最后加入饱和食盐水，使固体块状皂化物析出;而非均相皂化是在维持废油脂原形的条件下，直接在碱触媒的作用下进行水浴皂化反应，最后加入饱和食盐水，析出皂化物。采用均相皂化法，产物中溶剂的分离和回收较困难;而采用非均相皂化法，皂化反应速度慢，反应时间较长，但能直接得到固体皂化物，且皂化物的分离、干燥比较容易，因此一般非均相皂化应用较多。 常用的非均相皂化工艺为：将一定量的脱色废油脂加入反应器，水浴加热至100℃时将质量分数为30%的氢氧化钠溶液分3次加入到废油脂中[m(NaOH)∶m(废油脂)=1∶2],边加入边缓慢搅拌，使油脂与碱液充分接触。在皂化反应开始时先加入1/4的碱液，搅拌至油脂呈乳化状态分散在碱液中，时间约1h，此时皂化反应加快，再加入2/4的碱液，反应2h后，加入剩余碱液。反应过程中要不断搅拌，并控制pH值在9～10。当皂粒或皂胶形成后，盐析2次，静置沉淀1d,排出底部的黑水。皂基逐渐凝固析出，取出干燥后，可压制成不同形状的肥皂或配制洗衣粉。 邓琪等人研究表明，餐厨废油脂的非均相皂化反应时间越长、温度越高，用碱量越大，废油脂的皂化度越高。但皂化时间过长和碱用量过大会使皂化物颜色加深，产物胶化。皂化反应的较佳条件是：反应时间4h，反应温度100℃，碱液用量(NaOH与废油脂质量比)为1∶2，皂化用NaOH浓度为30%。 04 润滑油生产工艺 利用餐厨废油作为原料生产润滑油的工艺如图4所示。通常分为5个步骤：(1)将餐厨废油、一定量的水、LiOH和基础油加入反应器进行皂化。皂化温度为110～120℃。其间反应体系随着金属皂的生成粘度增大，不断补充基础油，使体系的粘度下降，以便反应能够正常进行;(2)反应进行大约2.5～3h,体系的粘度不再变化，说明皂化反应完成，可以开始脱水;(3)当体系由乳白色变为淡黄色，体系中不再有沸腾的水泡，说明水已蒸干，此时加入剩余的基础油;(4)升温倒190～200℃，体系成为熔胶状态。停止加热，进行冷却;(5)冷却方式对润滑脂的结构和性能有很大的影响，冷却方式宜采用自然冷却(即慢冷)。冷却至室温后，用三辊磨进行研磨细碎后，形成润滑油产品。
图4润滑脂的制备工艺 刘伟等人研究发现,由餐饮业废油脂替代硬脂酸生产制备金属皂作为润滑脂的稠化剂是可行的，所得产品的滴点与市售的润滑脂滴点相近。在制备复合锂基润滑脂时,加入草酸复合剂对提高锂基润滑脂的滴点最有效果。癸二酸复合剂对锂-钙基润滑脂的滴点提高效果最好。 05 混凝土制品脱模剂生产技术 建筑业浇筑混凝土及预制混凝土构件生产时,混凝土灌注使用模板、模具,混凝土硬化后应能顺利脱模，为克服模板和混凝土之间的粘结力，保证混凝土表面光洁，无脱落、粘模现象，在模板或模具表面上常常涂刷一层脱模剂。长期以来，国内主要采用机油、废机油、乳化矿物油,以及皂液、皂化动植物油下脚料等作为脱模剂。矿物油类脱模剂的使用易造成矿物油进入环境，造成污染;皂类、高分子吸水树脂型矿物脱模剂成膜后,耐水性较差,脱模效果受到影响;用餐饮业废油脂脱模剂可使制造成本大大降低，直接使用油脂涂刷模具,常常造成油膜过厚,形成浪费,附着在模板上的油脂较粘,新混凝土结构面层的气泡一旦接触到粘稠的油膜,即使合理的振捣气泡也很难沿模板上升排出,直接导致混凝土结构表面出现蜂窝麻面。采用添加乳化剂的方法,实现脱模剂的自乳化,即在使用前与水适当混合即可成为相对稳定的乳化液。乳化液涂刷模具可形成较薄的油膜从而实现节约,并能克服混凝土表面缺陷，因此研制环保高效混凝土制品脱模剂十分必要。王益民等人研究发现，常压反应釜加入白油精制的下脚料(主要成分是石油磺酸),升温至80℃,加石灰乳中和,反应20min,加入少量脂肪醇聚乙烯醚,搅拌15min,即得乳化剂。将乳化剂按6%比例与餐饮业废油脂混合,即成为浅棕色透明油状产品。使用时将其用水稀释至8倍制成乳化液,即为混凝土制品脱模剂，改脱模剂稳定性好,脱模性能好,对钢模无锈蚀危害。 4 结论 (1)中国餐厨废油产生量大面广，具有较为严重的环境风险和健康隐患。 (2)餐厨废油具有鲜明的废物和资源的二重性，需要进行无害化处理和资源化利用。 (3)目前国内外餐厨废油深加工技术较多，主要包括生产生物柴油技术、生产硬脂酸和油酸技术、生产肥皂或洗衣粉技术、生产润滑油技术、生产混凝土制品脱模剂技术等。 作者简介 任连海，男，河北沧州人，北京工商大学环境系教授，博士生导师，系主任。国家住建部环卫标准专家技术委员会委员，中国城市环境卫生协会餐厨垃圾专业委员会主任委员，中国国际咨询工程公司资源与环境领域第二届专家技术委员会委员，北京市污染场地修复专家评审委员会委员，北京市市容环境卫生协会专家顾问，中国固废网餐厨垃圾领域首席专家。 多年来一直致力于有机质固体废物的无害化与资源化处理技术研究，尤其是餐厨垃圾、厨余垃圾和餐厨废油处理和处置技术领域，熟悉国内外研究前沿、垃圾特点、处理处置技术及管理政策，具有较丰富的工程经验。目前已发表学术论文60余篇，出版学术著作6部，主持编制国家标准3项，主持国家级、省部级研究课题、企业合作项目40余项。 |
