D0L:10.13374f.issn1001-053x.2011.11.004 第33卷第11期 北京科技大学学报 Vol.33 No.11 2011年11月 Journal of University of Science and Technology Beijing Now.2011 离子液体酸催化小球藻油脂转化生物柴油 尹春华) 徐 佩” 何欢聚” 贾 璇) 王海鸥) 姜泽毅) 王 戈2) 张欣欣》 闫 海)回 1)北京科技大学化学与生物工程学院，北京1000832)北京科技大学机械工程学院，北京100083 区通信作者，E-mail:haiyant@usth.cu.cn 摘要以提取得到的小球藻(USTB-01)油脂为原料，采用离子液体酸([C,MIm]HSO,)为催化剂，研究了通过酯交换反应 制备生物柴油的适宜条件，并采用气相色谱一质谱联用仪(GC$)对小球藻油脂及所制备的生物柴油的脂肪酸组成进行了分 析测定.结果表明，研磨破碎藻细胞壁能显著提高索氏法提取藻脂的提取率，石油醚是最适宜的提取溶剂.提取得到的小球 藻脂富含C16和C18脂肪酸.藻脂转化生物柴油的适宜条件是：醇油摩尔比为9：1，催化剂用量占藻脂质量的8%，反应时间 为6，反应温度为150℃.在此条件下，生物柴油的产率为64%.气质联用仪(GC-MS)分析表明该生物柴油主要成分为棕榈 酸(C16:0)甲酯和不饱和的亚油酸(C18:2)甲酯，是可行的石化柴油替代品 关键词小球藻：离子液体酸：酯交换反应：生物柴油 分类号S216.3 Conversion of Chlorella oil to biodiesel catalyzed by bronsted acid ionic liquid YIN Chun-hua”,XU Pei"',HE Huanju',JIA Xuan”,WANG Hai--ou”,JIANG Ze-》,WANG Ge2,ZHANG Xin-xin2, YAN Hai) 1)School of Chemical and Biological Engineering.University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083,China 2)School of Mechanical Engineering.University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083,China Corresponding author,E-mail:haiyan@ustb.edu.cn ABSTRACT Suitable conditions for biodiesel synthesis by the transesterification of lipid were studied by using microalgal oil extrac- ted from Chlorella USTB-01 cells as feedstock and bronsted acid ionic liquid ([C MIm]HSO)as a catalyst.Gas chromatograph-mass spectrometry (GC-MS)was used to determine fatty acids in the microalgal oil and its derived biodiesel.The results indicate that break- ing the algae cell wall by grinding can significantly improve the extraction yield of algal lipid using Soxhlet extraction method;among the solvents tested,petroleum ether is the best solvent for the extraction.The major components of Chlorella USTB-01 oil are fatty acids containing C16 and C18.The optimum conditions for synthesizing the microalgae biodiesel are as follows:the molar ratio of methanol to the microalgae oil is 9:1,the dosage of the catalyst accounts for 8%of the mass of the microalgae oil,the reaction temperature is 150 C and the reaction time is 6h.Under this condition,the yield of biodiesel can reach 64%.GC-MS analysis shows that biodiesel from Chlorella USTB-01 oil is mainly composed of methyl esters of saturated fatty acid (C16:0)and unsaturated fatty acid (C18:2).The product is feasible to supplement fossil diesel fuel. KEY WORDS Chlorella:acidic ionic liquid:transesterification:biodiesel 1988年以来，许多国家开始将生物柴油作为传 脂含量高等优点，是合成生物柴油的理想原料习， 统石化柴油的替代品加以利用，但是由于较高的原 在众多微藻中，某些小球藻同时具备光照自养和无 材料成本使得生物柴油的价格高于传统柴油)，因 光照异养双重生长能力，并在异养生长条件下可获 此选取低成本油脂资源来生产生物柴油是国内外的 得高油脂含量，因而得到广泛关注 研究热点.微藻具有光合作用效率高、生长快和油 生产生物柴油最常用的方法是酯交换法，酯交 收稿日期：2010-11-24 基金项目：中央高校基本科研业务费(FRF一ASO9O03A):北京市教委共建项目资助第 33 卷 第 11 期 2011 年 11 月 北京科技大学学报 Journal of University of Science and Technology Beijing Vol． 33 No． 11 Nov． 2011 离子液体酸催化小球藻油脂转化生物柴油 尹春华1) 徐 佩1) 何欢聚1) 贾 璇1) 王海鸥1) 姜泽毅2) 王 戈2) 张欣欣2) 闫 海1) 1) 北京科技大学化学与生物工程学院，北京 100083 2) 北京科技大学机械工程学院，北京 100083 通信作者，E-mail: haiyan@ ustb． edu． cn 摘 要 以提取得到的小球藻( USTB--01) 油脂为原料，采用离子液体酸( ［C4 MIm］HSO4 ) 为催化剂，研究了通过酯交换反应 制备生物柴油的适宜条件，并采用气相色谱--质谱联用仪( GC--MS) 对小球藻油脂及所制备的生物柴油的脂肪酸组成进行了分 析测定． 结果表明，研磨破碎藻细胞壁能显著提高索氏法提取藻脂的提取率，石油醚是最适宜的提取溶剂． 提取得到的小球 藻脂富含 C16 和 C18 脂肪酸． 藻脂转化生物柴油的适宜条件是: 醇油摩尔比为 9∶ 1，催化剂用量占藻脂质量的 8% ，反应时间 为 6 h，反应温度为 150 ℃ ． 在此条件下，生物柴油的产率为 64% ． 气质联用仪( GC--MS) 分析表明该生物柴油主要成分为棕榈 酸( C16: 0) 甲酯和不饱和的亚油酸( C18: 2) 甲酯，是可行的石化柴油替代品． 关键词 小球藻; 离子液体酸; 酯交换反应; 生物柴油 分类号 S 216. 3 Conversion of Chlorella oil to biodiesel catalyzed by bronsted acid ionic liquid YIN Chun-hua1) ，XU Pei 1) ，HE Huan-ju1) ，JIA Xuan1) ，WANG Hai-ou1) ，JIANG Ze-yi 2) ，WANG Ge 2) ，ZHANG Xin-xin2) ， YAN Hai 1) 1) School of Chemical and Biological Engineering，University of Science and Technology Beijing，Beijing 100083，China 2) School of Mechanical Engineering，University of Science and Technology Beijing，Beijing 100083，China Corresponding author，E-mail: haiyan@ ustb． edu． cn ABSTRACT Suitable conditions for biodiesel synthesis by the transesterification of lipid were studied by using microalgal oil extrac￾ted from Chlorella USTB-01 cells as feedstock and bronsted acid ionic liquid ( ［C4MIm］HSO4 ) as a catalyst． Gas chromatograph-mass spectrometry ( GC-MS) was used to determine fatty acids in the microalgal oil and its derived biodiesel． The results indicate that break￾ing the algae cell wall by grinding can significantly improve the extraction yield of algal lipid using Soxhlet extraction method; among the solvents tested，petroleum ether is the best solvent for the extraction． The major components of Chlorella USTB-01 oil are fatty acids containing C16 and C18． The optimum conditions for synthesizing the microalgae biodiesel are as follows: the molar ratio of methanol to the microalgae oil is 9∶ 1，the dosage of the catalyst accounts for 8% of the mass of the microalgae oil，the reaction temperature is 150 ℃ and the reaction time is 6 h． Under this condition，the yield of biodiesel can reach 64% ． GC-MS analysis shows that biodiesel from Chlorella USTB-01 oil is mainly composed of methyl esters of saturated fatty acid ( C16: 0) and unsaturated fatty acid ( C18: 2) ． The product is feasible to supplement fossil diesel fuel． KEY WORDS Chlorella; acidic ionic liquid; transesterification; biodiesel 收稿日期: 2010--11--24 基金项目: 中央高校基本科研业务费( FRF--AS--09--003A) ; 北京市教委共建项目资助 1988 年以来，许多国家开始将生物柴油作为传 统石化柴油的替代品加以利用，但是由于较高的原 材料成本使得生物柴油的价格高于传统柴油［1］，因 此选取低成本油脂资源来生产生物柴油是国内外的 研究热点． 微藻具有光合作用效率高、生长快和油 脂含量高等优点，是合成生物柴油的理想原料［2--3］． 在众多微藻中，某些小球藻同时具备光照自养和无 光照异养双重生长能力，并在异养生长条件下可获 得高油脂含量，因而得到广泛关注［4--5］． 生产生物柴油最常用的方法是酯交换法，酯交 DOI:10.13374/j.issn1001-053x.2011.11.004