微波辅助合成废弃食用油基醇酰胺表面活性剂：绿色化学与性能优化的创新研究

本研究针对废弃食用油(UCO)资源化利用难题，创新性地采用微波辅助技术合成脂肪酸二乙醇酰胺(FADEA)表面活性剂。通过优化原料配比(UCO:DEA=1:1-1:3)和反应时间(15-25分钟)，成功制备出pH 9.79-10.24、临界胶束浓度(CMC)0.094-0.117% w/v的高效表面活性剂，其表面张力降低52-71%，泡沫稳定性≥88%，为可持续化工提供了绿色解决方案。

　　

随着全球环保意识提升，废弃食用油(UCO)的处理成为亟待解决的难题。每年仅印度尼西亚就会产生约570千升UCO，其中大部分被简单回收或成为环境污染物。传统石油基表面活性剂不仅存在生态毒性，其生产过程也违背可持续发展理念。在此背景下，研究人员将目光投向UCO的资源化利用——通过将其转化为高附加值的脂肪酸二乙醇酰胺(FADEA)表面活性剂，既能解决废弃物处置问题，又能获得环境友好的化工原料。

来自国内研究团队在《Sustainable Chemistry for Climate Action》发表的研究，开创性地采用微波辅助技术合成UCO基FADEA。与传统加热方式相比，微波技术通过偶极极化和离子传导实现分子层面的选择性加热，将反应温度提升至210°C的同时大幅缩短反应时间。研究团队系统考察了原料配比(1:1-1:3)和反应时间(15-25分钟)对产物性能的影响，通过傅里叶变换红外光谱(FTIR)确认酰胺键形成，采用毛细管法测定表面张力和临界胶束浓度(CMC)，并创新性地建立泡沫稳定性评价体系。

【关键技术】研究采用Sharp R-728(K)IN微波反应器(630W)进行合成，通过FTIR表征功能基团变化，运用ASTM D 1172-95标准测定pH值，采用反滴定法测定游离脂肪酸(FFA)和游离二乙醇胺含量，利用毛细管上升原理测量表面张力，并通过震荡法评价泡沫性能。

【Alkanolamide surfactant (FADEA)】研究揭示了UCO与二乙醇胺(DEA)的酰胺化反应机制：氮孤对电子攻击甘油三酯的羰基碳，经过中间体阴离子阶段最终形成FADEA和甘油。微波辅助使反应时间从传统方法的420分钟缩短至25分钟，产物呈现黄褐至黑褐色液态。

【Functional group characteristics】FTIR分析显示1628 cm^-1
处出现酰胺特征峰，但1739 cm^-1
处残留酯羰基峰，证实反应未完全转化。1:3配比产物的原料特征峰强度最低，25分钟反应的仲胺N-H弯曲振动(1543 cm^-1
)最弱，表明FADEA 1325转化效果最佳。

【pH value】所有产物pH值(9.79-10.24)均符合商业标准(8.5-10.5)，这源于分子中氮原子的碱性特性。

【Free fatty acid】FFA值随反应时间延长而降低，1:3配比25分钟产物FFA仅0.43%，优于1.0%的行业标准。质量比增加显著降低FFA，20分钟时1:1至1:3配比FFA从2.83%降至0.56%。

【Free diethanolamine value】游离DEA值随反应时间延长而降低，但随原料比增加而升高。FADEA 1325游离DEA达40.74%，远超9.0%的标准限值，这源于未进行产物纯化。

【Total amide】总酰胺含量与FFA和游离DEA呈负相关，FADEA 1125以77.78%成为最高值，但仍低于82%的商业标准。研究人员认为分子内环化形成五元半缩酮结构是导致该现象的主因。

【Surface tension and critical micelle concentration】所有产物使表面张力从70.8 dyne/cm降至20.5-34.1 dyne/cm，降幅达52-71%。CMC值(0.094-0.117% w/v)显著优于棕榈油基FAME表面活性剂(1.50% w/v)。研究发现表面张力在CMC点后出现先升后降的独特波动，这源于胶束快速形成导致的表面分子重排。

【Foam height and stability】泡沫高度(0.2-3.7 cm)与反应时间和原料比呈正相关，FADEA 1325泡沫达3.7 cm且稳定性96.4%，优于椰油DEA(44%)和商业磺酸盐类产品。研究指出重力导致的液膜变薄是泡沫稳定性降低的主因。

这项研究开创了UCO资源化利用的新途径，其开发的微波辅助合成工艺具有反应快速、能耗低的优势。虽然产物在游离DEA和总酰胺指标上尚未完全达标，但展现出的优异表面活性和泡沫性能使其在日化、石油开采等领域具有广阔应用前景。特别值得注意的是，研究采用的废弃原料和绿色工艺完美契合循环经济理念，为化工行业的可持续发展提供了范本。未来通过优化纯化工艺和反应条件，有望进一步提升产物品质，推动生物基表面活性剂的商业化进程。