编辑推荐：
为解决废食用油（WCO）因酸度高影响生物柴油生产的问题，研究人员开展用工业废弃物等吸附剂降低 WCO 酸度的研究。结果表明工业废弃物吸附效果最佳，吸附符合 Elovich 模型或伪二级动力学。该研究为生物柴油绿色生产提供新途径。
在当今追求可持续发展的时代，能源领域的绿色转型至关重要。生物柴油作为一种极具潜力的可再生能源，其生产原料的质量把控成为关键环节。废食用油（WCO）本是生物柴油生产的优质原料，然而现实却给这一绿色生产之路设置了重重障碍。WCO 的质量参差不齐，受其来源、使用和储存条件的影响，常常含有大量的游离脂肪酸（FFA）。这些 FFA 就像隐藏在原料中的 “捣乱分子”，严重阻碍了生物柴油的生产进程。在传统的碱性酯交换反应中，高酸度的 WCO 会引发皂化和水解等不良副反应，不仅降低生物柴油的产量，还增加了产品纯化的难度，使得生物柴油的生产成本大幅提高，生产效率大打折扣。因此，寻找一种高效、低成本且环保的方法来降低 WCO 的酸度，成为生物柴油产业亟待解决的难题。
在此背景下，来自国外的研究人员勇敢地迎接挑战，开展了一项旨在探索用吸附法降低 WCO 酸度的研究。他们将目光聚焦于多种潜在的吸附剂，包括膨润土、生物炭、沸石以及工业废弃物等，试图从中找到解决问题的 “金钥匙”。经过一系列严谨且深入的实验研究，研究人员惊喜地发现，工业废弃物在吸附 FFA 方面表现卓越，展现出了巨大的应用潜力。并且，通过对吸附过程的动力学分析，发现其符合 Elovich 模型或伪二级动力学。这一研究成果意义非凡，为生物柴油的绿色生产开辟了新的道路，有望推动生物柴油产业朝着更加可持续的方向发展。该研究成果发表在《Chemosphere》上。
研究人员在此次研究中运用了多种关键技术方法。在样本处理上，采集了两种不同的 WCO 样本（WCO1 和 WCO2），并对其进行全面的物理化学性质表征，包括密度、粘度、酸度、水分等指标的测定。对于吸附剂，采用扫描电子显微镜（SEM）、X 射线衍射仪（XRD）等技术对其进行形态和结构特征分析。同时，通过酸 - 碱滴定法来评估 FFA 的含量变化，以此确定吸附剂的吸附效果。
研究结果
- WCO 的特性表征：研究人员对 WCO1 和 WCO2 进行了详细的特性分析。结果显示，WCO 的各项性质，如密度、粘度、酸度等，均与文献报道相符。其中，WCO1 的酸度为 3.48%，WCO2 的酸度为 1.05%，均超出了生物柴油生产的理想标准。此外，研究还发现 WCO 的脂肪酸组成存在差异，这与它们的来源密切相关。例如，WCO1 中油酸含量较高，而 WCO2 中 linoleic acid 含量更为突出。
- 吸附剂的特性表征：对膨润土、3A 沸石、4A 沸石、生物炭和工业废弃物等吸附剂进行了全面的表征。以膨润土为例，经过柠檬酸活化后，其阳离子交换容量（CEC）降低，结晶结构发生显著变化，FT - IR 光谱也显示出化学环境的改变。而 3A 沸石和 4A 沸石具有独特的晶体结构和吸附性能，生物炭经过活化后形成多孔结构，工业废弃物则含有多种结晶相，包括 LTA 和 13X 沸石等。
- 初步测试结果：在初步测试中，除工业废弃物外，其他吸附剂在降低 WCO1 酸度方面效果不佳。而工业废弃物表现出色，能显著降低 WCO1 和 WCO2 的酸度。在特定条件下，工业废弃物可使 WCO1 的酸度降低 89.7%，WCO2 的酸度降低至 0.5% 以下，且吸附过程对油的酸组成影响较小。
- 工业废弃物的动力学分析测试：进一步研究温度和油 / 吸附剂比例对工业废弃物吸附 FFA 的影响。结果表明，增加油 / 吸附剂比例会降低酸度的降低幅度，而温度的影响则因油 / 吸附剂比例而异。在 6 小时的实验中，40°C、油 / 吸附剂比例为 8 时，吸附剂达到最大吸附容量，为 34.3mg/g。
- 吸附动力学研究：研究人员运用多种动力学模型对实验数据进行拟合分析。结果发现，Bangham 模型、伪二级模型和 Elovich 模型能较好地描述实验数据。其中，伪二级模型在所有九次测试中都能充分描述 FFA 的吸附趋势，Elovich 模型也能很好地拟合实验数据，且不同形式的 Elovich 模型之间差异不显著。综合分析，WCO2 中 FFA 在工业废弃物上的吸附遵循 Elovich 模型或伪二级动力学。
研究结论与讨论
综上所述，该研究成功证明了吸附法在 WCO 脱酸方面的有效性。与传统的物理或化学预处理方法相比，吸附法具有节能和环境影响小的优势，且吸附过程在较短时间内就能实现显著的脱酸效果，大大缩短了处理时间。利用工业废弃物作为吸附剂，不仅实现了工业废弃物的再利用，还将两种废弃物转化为高质量的产品，形成了一个可持续发展的良性循环。这一研究成果为生物柴油产业提供了一种绿色、低成本的预处理方法，对推动生物柴油产业的可持续发展具有重要意义。然而，研究也指出，未来还需进一步研究工业废弃物吸附剂的耐久性和再生效率，开发从废弃吸附剂中回收 FFA 的低成本技术，以及探索更节能的再生技术，以进一步优化这一创新的脱酸方法，使其能更好地应用于工业生产中。
