中科院新疆理化所在餐饮废弃油脂分离及高值化利用领域取得突破

发布时间:2020-12-11

  ,中科院新疆理化所环境科学与技术研究室科研团队在餐饮废弃油脂的分离和高值化利用领域取得突破科研人员以具有优异力学性能的玄武岩纤维为基材,采用简单的涂覆工艺,制备了由多糖衍生物涂覆的玄武岩纤维织物,并采用多种技术手段对复合织物的物理、化学性质进行了表征。研究发现复合织物具有优异的疏油性能:在水下对各种油的接触角都超过150o,与各种油滴的粘附力低于5 μN,从而赋予材料优异的抗污堵性能;材料仅在重力作用下可有效分离多种油-水混合物,且分离效率超过99%。相关机理研究表明涂层中多糖衍生物含有大量氢键,这些氢键与水分子相互作用,使材料具有超亲水特性;而油分子与水分子具有相互排斥作用,因此使得复合织物具有疏油特性,可有效分离油水混合物(图1A)。相关研究工作发表在Composites Communications上。 

  图1、玄武岩纤维织物分离油水混合物机理图(A)以及含不同增塑剂的聚氯乙烯薄膜热稳定性比较结果(B) 

  废弃餐饮油脂是经过使用后废弃的动物、植物油类的统称。据粗略统计,全国餐饮行业每年产生废弃油脂超过500万吨。绝大多数废弃油脂与生活污水混合后排入城市污水管网,这不仅造成资源浪费,还会降低市政污水处理效果。 

  在上述研究基础上,科研人员以实际的餐饮废弃物为研究对象,通过简单的过滤分离,获得了水含量低于1wt%的餐饮废弃油脂。以此为原料,通过皂化和环氧化反应,合成了缩水甘油酯类增塑剂(EGE-WCO),并研究了所得材料对聚氯乙烯的(PVC)的增塑行为。研究发现:含EGE-WCO的PVC薄膜加热20分钟后,颜色变为橙色,之后未观察到更深的颜色变化,表明材料具有更好的热稳定性(图1B)。相应的机理研究发现增塑剂中含有的环氧和缩水甘油酯基团能有效清除PVC热分解过程中产生的气体,抑制了高分子链产生大量共轭链段,从而改善了材料的热稳定性。力学及动态热机械分析测试结果表明:含40份数的增塑剂可使得PVC的模量降为原来的10%、断裂伸长率增加35%、玻璃化转变温度(Tg)降低47oC,显著优于同样质量含量的邻苯二甲酸酯类(DOP)增塑剂,且材料在挥发和抽出测试中表现出良好的迁移稳定性。相关科研成果发表在近期的Journal of Cleaner Production上。 

  上述科研工作得到中科院“十三五”规划重点培育方向、新疆维吾尔自治区“天山雪松计划”等项目资助。 

    

  论文链接: 

  1. Cai DL, Ma PC. Hydrogel-coated basalt fibre with superhydrophilic and underwater superoleophobic performance for oil-water separation. Composites Communications, 2019, 14: 1-6

  2. Cai DL, Yue X, Hao B, Ma PC. A sustainable poly(vinyl chloride) plasticizer derivated from waste cooking oil. Journal of Cleaner Production, 2020, 274, 122781