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生物质制备生物柴油酸实验报告一、实验目的本实验旨在研究利用生物质制备生物柴油的方法，重点探究酸催化过程中的反应条件和产物特性，为生物质能源的高效转化提供实验依据和技术参考。
二、实验原理生物质主要由油脂、碳水化合物和蛋白质等组成。
通过酸催化酯交换反应，可以将油脂中的甘油三酯转化为脂肪酸甲酯（生物柴油）和甘油。
酸催化剂能够促进酯交换反应的进行，提高生物柴油的产率。
三、实验材料与仪器（一）实验材料1、生物质原料：选取废弃的植物油（如地沟油）作为实验的生物质原料。
2、酸催化剂：浓硫酸。
3、醇类：甲醇。
4、其他试剂：无水硫酸钠、石油醚等。
（二）实验仪器1、三口烧瓶。
2、回流冷凝管。
3、搅拌器。
4、温度计。
5、分液漏斗。
6、旋转蒸发仪。
7、气相色谱仪（GC）。
四、实验步骤1、原料预处理将收集到的废弃植物油进行过滤，去除其中的杂质和水分，得到较为纯净的油脂。
2、酸催化反应在三口烧瓶中加入预处理后的植物油和一定量的甲醇，甲醇与植物油的摩尔比为 6:1。
然后缓慢加入浓硫酸，浓硫酸的用量为植物油质量的 2%。
安装回流冷凝管和搅拌器，在 60℃下搅拌反应 2 小时。
3、产物分离反应结束后，将反应混合物转移至分液漏斗中，静置分层。
上层为脂肪酸甲酯（生物柴油）和甲醇的混合物，下层为甘油、硫酸和未反应的物质。
分离出上层混合物，用无水硫酸钠干燥，去除其中的水分。
4、产物提纯将干燥后的混合物在旋转蒸发仪中除去甲醇，得到较为纯净的生物柴油。
5、产物分析使用气相色谱仪对制备的生物柴油进行成分分析，测定其中脂肪酸甲酯的含量和组成。
五、实验结果与分析1、产率计算通过对反应前后物质的质量测定，计算生物柴油的产率。
本次实验中，生物柴油的产率约为 85%。
2、成分分析气相色谱分析结果显示，制备的生物柴油主要由棕榈酸甲酯、硬脂酸甲酯、油酸甲酯和亚油酸甲酯等组成，其组成比例符合生物柴油的一般标准。
3、影响因素分析（1）醇油比的影响：在一定范围内，增加甲醇的用量可以提高生物柴油的产率，但过高的醇油比会导致后续分离和提纯的难度增加。
气相色谱法快速分析生物柴油中主要成分含量于燕燕;杨磊;王娜;张丛卉;马小龙【摘要】利用高效气相色谱法,以棕榈酸甲酯、油酸甲酯、芥酸甲酯、硬脂酸甲酯为标准品,水杨酸甲酯为内标,采用分流进样的方式,对脂肪酸甲酯进行定量分析,效果良好,实验条件下各标准品的线性相关系数均为0.992 0以上,标准偏差小于2％,加标回收率在97.5％～100.5％,是一种快速准确的生物柴油中主要成分的分析方法.【期刊名称】《精细石油化工》【年(卷),期】2016(033)001【总页数】3页(P70-72)【关键词】生物柴油;气相色谱;成分;脂肪酸甲酯【作者】于燕燕;杨磊;王娜;张丛卉;马小龙【作者单位】天津出入境检验检疫局工业产品安全技术中心,天津300308;天津出入境检验检疫局工业产品安全技术中心,天津300308;天津出入境检验检疫局工业产品安全技术中心,天津300308;天津出入境检验检疫局工业产品安全技术中心,天津300308;天津出入境检验检疫局工业产品安全技术中心,天津300308【正文语种】中文【中图分类】TE626.24生物柴油是由从植物油或动物脂的脂肪酸烷基单酯组成的一种可替代柴油燃料[1]。
随着市场需求量的不断增加，我国生物柴油的进口量呈井喷式增长，如何准确、快速的对进口生物柴油中成分含量进行测定分析成了检验检疫部门新的课题[2]。
生物柴油标准中要考虑很多指标，有些指标是与石油柴油共有的，包括密度、运动黏度、闪点、硫含量、10% 蒸余物残碳、十六烷值、灰分、水含量、机械杂质、铜片腐蚀、燃料安定性、低温性能等；还有一些指标是生物柴油所特有的，包括总酯含量、游离甘油含量、甘油单酯、二酯及三酯含量、甲醇含量、碘价及多元不饱和脂肪酸甲酯的含量、酸值、磷含量、碱及碱土金属含量等[3]；另外，还有一些额外的指标包括馏程、燃烧热值、润滑性、皂化物含量等，是可以选择的[4]。
目前我国尚未出台生物石油检测的相关标准，国际上采用ASTM D6751技术标准和EN 14214技术标准所规定的测试标准。
气相色谱实验实验步骤：1.色谱开机2.样品进样分析3.谱图参数计算（使用系统配套软件）4.分析样品浓度关系。
结果讨论：1.说明两台色谱分析效果不同的原因。
2.对两台色谱，分别应采取哪些方法提高分析效果。
3.写出由气相组成确定液相组成的计算方法。
GC操作规程一，通用注意事项：A：钢瓶及气源1．钢瓶及减压阀要经常检漏。
2．在使用空气压缩机时要定期放水，更换干燥剂。
3．钢瓶总压<2.0Mpa时，更换新钢瓶。
B：电源电压不稳，需配制稳压电源,同时有良好的接地设施。
C：进样口1．定期更换进样垫。
2．进样口内的玻璃衬管要定期清洗，SPL需注意分流及不分流两种衬管，衬管内应该添加石英棉，并且定期更换。
3．不用的进样口和检测器要用死堵堵好。
D：色谱柱的安装毛细柱两端切口要平齐，长时间不用或新的毛细柱两头要切掉2cm左右，再分别接进样口、检测器。
两边长度参照带有标识的石墨调节器即可。
E：色谱柱的老化接进样口，不接检测器，最好用程序升温老化色谱柱，老化的最高温度要高于平时使用温度20℃以上而低于柱子的最高使用温度。
老化时间不低于1.5小时。
载气流速应与测定样品时保持一致。
TCD检测器A：开机步骤1.打开载气，0.5Mpa。
2.打开GC，计算机的电源。
3.仪器参数的设定：先设柱温，再设进样口温度、检测器温度。
4.设定桥电流。
H2或He为载气时80~120mA。
N2或Ar为载气时40~70 mA.5.打开工作站，等到基线走直后进样分析，待样品出完后点击停止。
B：关机步骤1.设定桥电流为00。
2.然后把柱温，进样口温度、检测器温度设到室温左右。
3.等柱温降于40℃以下后，关闭载气。
4.关闭GC电源开关，关闭计算机。
C：请注意：先通载气，后加桥电流；先关桥电流，后关载气。
如果在未通载气情况下加桥电流会使热导检测器损坏。
FID检测器A：开机步骤1．打开气源，载气（N2/He）：0.5Mpa，H2：0.2~0.3Mpa，Air：0.3~0.4Mpa。
GC的操作和注意事项一．G C操作的主要步骤：1.先开启氮气源，接通气相色谱仪的电源。
2.设置柱温箱（ＯＶＥ）、气化室（ＩＮＪ）、检测器（DET）的温度并运行之。
待检测器温度上升至100℃时，开启氧气钢瓶（或空气压缩机的风机开关，再开启空气压缩机的主开关），后开启氢气源，并点火。
3.等点火成功后，开启气源、色谱仪主机、电脑显示器、主机后，打开色谱工作站（N2000）。
4.按…色谱数据工作站操作规程…打开“在线色谱工作站”软件，调用方法，输入实验信息（样品名称、操作者、是否标样、样品等）并设定各项方法参数后（积分参数、文件夹等），准备走基线。
5.基线大约走30分钟，当基线平稳可以进样进样前，按色谱工作站基线归“0”键调零。
用试样溶液清洗注射器2～3次，（少量多次的原则），并排除气泡后抽取适量。
用滤纸擦针进样。
如顶空法进样则直接把针头插进顶空瓶，让针芯自动顶到规定位置，然后进样。
6.进样完成得到数据后开始关机，先设定柱温箱（ＯＶＥ）、气化室（ＩＮＪ）、检测器（DET）的温度，让其都小于80℃后，先关氢气钢瓶气源，再关空气钢瓶，当检测器柱温箱及气化室温度降至70℃后再关闭氮气，再次关闭气相色谱的主机电源，再次关闭工作站软件、计算机。
二．注意事项：1．温度的控制：1.柱温不能高于固定相可以承受的最好温度。
2.温度是影响GC的压力重要原因之一，所以尽量保持恒温。
2．声音是影响谱图的另个重要因素，机器分贝过大影响峰的稳定性，所以在机器工作时不能有较大的噪音产生要有个安静的环境。
3．对于参数的设定，每种产品都有固定的参数，设定好就不可在工作状态改变，不然影响谱图的生成。
4．当谱图出现问题时应该考虑进样垫/隔垫是否漏气；管道是否断开；色谱柱是否需要老化，电压是否稳定。
气相色谱法测定地沟油制备生物柴油中脂肪酸甲酯含量汪磊张彩凤贺志强邵见李（杭州捷岛科学仪器有限公司应用部）摘要：建立了气相色谱法测定地沟油制备生物柴油中脂肪酸甲酯含量的方法，该方法简单，重复性好，可用于地沟油制备生物柴油各个成分含量测定。
关键词：气相色谱；生物柴油；脂肪酸甲酯随着石油资源的日渐枯竭和环境污染的加重，选择清洁的可再生能源已成为当前能源研究的重点，生物柴油是一种优质的石化柴油代用品，其优越的性能，对环境的友好性及其可再生性，已得到世界各国的重视，现阶段发展生物柴油面临的主要问题是降低生产成本，其途径之一是使用价格低廉的地沟油。
由于地沟油制备的生物柴油中含有多种脂肪酸甲酯，成分较复杂，因此建立一个能精确定量分析生物柴油中的脂肪酸甲酯含量的方法对生物柴油的生产和研究具有重要的现实意义。
本文使用GC1690气相色谱仪测定生物柴油中脂肪酸甲酯的组成和含量。
1 实验部分1.1 材料及仪器GC1690型气相色谱仪，配FID检测器；N2000色谱工作站；微量注射器；毛细色谱柱；生物柴油。
1.2 地沟油生物柴油的制备将100mL0.33mol/L的Na2CO3倒入等体积的0.33mol/L的CaCl2中，室温下磁力搅拌30s，静置10min，离心分离出沉淀，水洗3次，丙酮洗3次，空气中干燥后即得白色粉末CaCO3．然后，将所得的白色粉末在马沸炉中1000℃焙烧2h，即得所需的催化剂CaO。
将一定量所制备的催化剂CaO和无水甲醇置于250mL三径瓶中，水浴加热到65℃，立即加入一定量预热过的地沟油，其中催化剂与原料油质量比为3%，醇油摩尔比为9∶1，在65℃下搅拌反应3h．待完全反应后，减压蒸馏除去过量的甲醇，离心除去甘油和固体催化剂，可得到地沟油生物柴油。
1.3 色谱条件色谱柱：略柱温：220℃柱前压：0.03Mpa进样器温度：280℃；检测器温度: 280℃.进样量：1uL载气：高纯氮气氢气：约30ml/min；空气：约300ml/min；尾吹气：约40 ml/min1.4. 测定、计算取生物柴油，按照“1.3”色谱条件，进样测试，以脂肪酸甲酯标准品定性，峰面积定量。
GC实验内容与操作步骤[仪器与试剂]仪器：福立9790II T气相色谱仪、FL9500色谱工作站；双填充柱进样器；热导检测器。
色谱柱：3mm×1.5m不锈钢柱固定液：前柱PEG-20M；后柱SE-30载体：6201红色载体，60—80目载气：氢气皂膜流量计，秒表，10µL微量进样器试剂：苯、环己烷和正辛烷（均为分析纯）；混合样为三者1：1：1混合；丙酮（分析纯，清洗进样器用）。
（一）色谱柱的评价1、启动色谱仪，实验条件设置如下：柱温80℃，气化室温度（即进样口1温度）150℃，检测器温度（即热导池温）150℃，桥流100mA。
自行选择衰减，使色谱峰达到谱图合适的高度。
2、调节柱前压I，将其调至5圈的刻度，并用皂膜流量计测量此时的载气流速。
待仪器处于准备好的状态，用10µL微量进样器取1µL环己烷和4µL空气注入PEG-20M色谱柱进样口，记录谱图，保留时间t r，半峰宽W1/2和柱前压Pi，计算n和H的值。
3、将调节阀分别调至4、3、2、1、0圈刻度，重复2的操作，分别计算各流速下的u, n, H，绘制H-u 关系图（二）、固定液和柱温对分离的影响固定液的影响1、将载气流速调到实用载气流速范围内，实验条件设置如（一）。
2、待仪器稳定后，用微量进样器取1µL混样和4µL空气注入SE-30色谱柱进样口，记录色谱图，观察分离情况。
3、选择合适流速，在PEG-20M柱上重复2 的步骤，记录色谱图，同时记录死时间t0,保留时间t r,半峰宽W1/2。
计算各色谱峰的k, 相邻两峰的α, 和Rs值。
4、比较混样在两种固定液上的分离情况。
柱温对分离的影响5、在分离情况较好的色谱柱上，用10µL微量进样器取1µL混样和4µL空气注入进样口，从初始的80°C开始，选择70°C和90°C进行优化，记录色谱图，死时间t0,保留时间tr,半峰宽W1/2。
第42卷第6期2008年11月生 物 质 化 学 工 程B i omass Chem ical EngineeringVol .42No .6Nov .2008GC-M S 法分析生物柴油中脂肪酸甲酯成分的研究 收稿日期:2008-09-19 基金项目:江苏省自然科学基金(BK2006012);中国林业科学研究院重点预研课题专项补助项目(2005-Z-03) 作者简介:张新民(1948-),男,湖北武汉人,高级实验师,主要从事仪器分析,分析仪器的技术研究。
张新民,方静,毕良武(中国林业科学研究院林产化学工业研究所;国家林业局林产化学工程重点开放性实验室,江苏南京210042)摘 要:通过利用不同气相色谱-质谱条件对生物柴油中的脂肪酸甲酯成分的分析研究,优选一个GC-MS 条件,选用PEG-20M 的色谱柱,柱温用150℃恒温,进样量为0.2μL,分析时间仅用了12m in,能很好地分离和鉴定生物柴油中主要的10个脂肪酸甲酯,该方法可用于不同植物油制备的生物柴油样品中的脂肪酸甲酯成分的GC-MS 分析。
关键词:生物柴油;脂肪酸甲酯;气相色谱-质谱;分析条件中图分类号:T Q91;O657 文献标识码:A 文章编号:1673-5854(2008)06-0023-03Study on Constituent Analysis of Fatty Acid Methyl Esters inBi odiesel by G C 2MSMethodsZHANG Xin 2m in,F ANG J ing,B IL iang 2wu(I nstitute of Che m ical I ndustry of Forest Pr oducts,C AF;Key and Open Lab .onForest Che m ical Engineering,SF A,Nanjing 210042,China )Abstract:The constituent analysis of fatty acid methyl esters in bi odiesel at different GC 2MS conditi ons was studied .A reas ona 2ble GC 2M S conditi on,which is PEG 220M as GC colu mn,constant 150℃of colu mn te mperature,and 0.2μL of injecti on volu me,was selected .The ten main fatty acid methyl esters in bi odiesel were commendably separated and identified .The test ti m e was only 12m in .This method can be used for GC 2MS constituent analysis of fatty acid methyl esters in different bi odiesels made fr om different vegetable oils .Key words:bi odiesel;fatty acid methyl ester;GC 2MS;analytical conditi on 生物柴油是清洁的可再生能源,它是以大豆、油菜籽等植物油脂及动物油脂为原料,通过酯交换技术制成的可替代石油柴油的新型清洁安全燃料,其主要成分是脂肪酸甲酯。
天美7890F/7890II气相色谱仪操作规程
1.开机
开机前的准备: 开氮气（99.995%）钢瓶主阀（二级减压阀压力 0.5 Mpa）；（1～3）分
钟后打开气相色谱：按主机键盘开关；主机键盘上的设
定为180245℃设定为260℃。
启动色谱
工作站：打开电脑电源开关，进入WINDOWS操作系统平台，双击→
→→柱温、进样器温度和检测器温度达到设定值后，打开空气（无水、无油）钢瓶主阀（二级减压阀压力 0.5 Mpa），打开氢气（99.95%）钢瓶主阀（二级减压阀压力 0.3 Mpa），检查气相色谱左侧的压力表，氮气、空气和氢气压力（氮
气0.3 MPa，空气0.15 MPa，氢气 0.1MPa）是否正常；点火，观察基线，当主机绿
灯亮并基线平直后即可进样分析。
分析：单击（打开自己的分析方法文件）→→设置数
据文件名→→→；等主机绿灯亮并基线
平直后，单击，进样量为1μl待测样品，同时按，15分钟后
采集自动结束并获得所进样品谱图，单击后即可得到数据。
2.关机
关机顺序：关闭空气钢瓶和氢气钢瓶的主阀。
关闭退出N2000在线色谱工作站。
待柱箱温度（OVEN TEMP）＜ 50℃；进样口 (INJ TEMP) ＜ 100℃，DET（检测器）＜100℃；此时可以关闭色谱仪电源开关，关闭氮气钢瓶主阀。
3.生物柴油测定与计算
气相色谱分析：气相色谱仪GC7890II （天美）；浙大N2000色谱工作站；检测器：FID；毛细管柱CB-FFAP （0.32mm×25m；Chromapack）；
用气相色谱分析生物柴油的含量，采用内标法：待测样品离心后，取5µL(或称取4.00mg-6.00mg)上清液与600µL 0.8g/L的十七碳酸甲酯（内标）-无水乙醇溶液（溶剂）振荡混合均匀，取该混合液1µL注入气相色谱仪进行测定。
采用CB-FFAP毛细管柱可以测定反应混合液中脂肪酸甲脂及脂肪酸的含量，典型的色谱图见图1。
CB-FFAP毛细管柱程序升温：180℃，保持0.5min，以10℃/min的速度升温至250℃，保持6min；进样口温度245℃，检测器温度250℃。
灵敏度设为9，柱前压(分流出口背压)为0.11MPa。
图1 CB-FFAP 色谱图
根据测得的样品浓度可以计算生物柴油得率：
max ME ME 测生物柴油得率（％）＝ （1-1）
%FFAs %MG %DG %TG max +++＝ME
（1-2） 校正因子内标峰面积脂肪酸甲酯峰面积＝内标质量浓度测⨯⨯ME （1-3）
4．设备维护保养：
4．1． 仪器应严格地在规定的条件下工作，在某些条件不符合时，必须采取相应的措施。
4．2． 严格按照操作规程进行工作，严禁油污，有机物及其它物质进入检测器及管道，避
免造成管道堵塞或仪器性能恶化。
4．3． 严禁柱温超过色谱柱固定相中固定液允许使用温度，避免造成色谱柱流失，损坏色
谱柱并污染检测器。
我们现在使用的色谱柱的允许最高温为300℃，实验使用过程的最高温度为250℃。
4．4． 一般柱温设置应低于固定液允许使用温度，在作高灵敏度操作时，柱温选择应更低。
4．5． 仪器开机时必须先通载气，然后才能开机升温，避免损坏色谱柱并污染检测器。
4．6． 使用FID 检测器时，必须待检测器温度超过100℃后才能点火，避免检测器积水。
4．7． 仪器关机时，必须先关闭氢气，待检测器熄火后，再进行降温，然后才能关断载气。
4．8． 在很多情况下，所谓的故障是由于老化不充分引起的。
所以在必要的时候，应该进
行对进样器、检测器、色谱柱等进行老化，避免出现不必要的所谓故障。
4．9. 因为保护气相色谱柱和检测器，要求使用的气体不含水、油，气相色谱仪随仪器附有一套高效气体净化器。
气体净化器在使用了一段时间后，应将气体净化器内的分子筛和硅胶进行活化处理。
（活化的温度一般为260℃左右，活化时间不少于六小时。
）4．10. 长时间不用时，应每星期起机一次色谱仪，进行热机。
附1气相色谱气路系统
进样器、FID检测器气路系统。
