利用响应面方法（Box-Behnken设计）优化从废弃食用油中生产固体酒精的过程：工艺参数、燃烧性能及傅里叶变换红外光谱（FTIR）验证

《Process Safety and Environmental Protection》：Optimization of Solid Alcohol Production from Waste Cooking Oil using Response Surface Methodology–Box-Behnken Design: Process Parameters, Combustion Performance, and FTIR Validation

　　

Heri Septya Kusuma|Muhammad Redo Ramadhan|Dyan Hatining Ayu Sudarni|Debora Engelien Christa Jaya|Dwi Kurnia Afifah|Safinah Annajah Nasution|Deva Meida Fachri|Ratu Kalya Mongilong|Andrew Nosakhare Amenaghawon

摘要

在印度尼西亚城市地区，由于烹饪用油消耗量大，产生的废弃食用油（WCO）若处理不当，会带来严重的环境问题，导致土壤和水源污染。为解决这一问题，本研究探讨了将废弃食用油转化为固体酒精作为环保且高效的固体生物燃料的可行性。研究采用NaOH作为催化剂，并运用响应面法（RSM）- Box–Behnken设计（BBD）来确定最佳反应条件。最终确定的最优条件为：油的质量为9.05克，NaOH与油的质量比为0.25克/克，加热时间为20分钟。在此条件下，生产效率达到86.77%，燃烧时间为91.36秒/克，满意度值为0.88。这些结果表明，优化工艺显著提升了废弃食用油衍生固体酒精作为可再生燃料的可行性。傅里叶变换红外光谱（FTIR）分析证实了废弃食用油成功转化为基于硬脂酸钠的固体酒精。在废弃食用油的光谱中，可观察到2922厘米?1处的烷基C–H伸缩峰和1740厘米?1处的酯羰基（C=O）峰；皂化反应后，酯峰减弱，取而代之的是1049厘米?1处的羧基（C–O）峰以及3300厘米?1附近的宽泛的–OH峰，这些光谱变化表明硬脂酸钠已形成。所得固体酒精具有稳定的燃烧性能，其燃烧残渣率介于15.97%至24.87%之间。总体而言，本研究通过促进废弃物资源化利用、减少环境污染和推动可持续能源发展，为实现可持续发展目标（SDGs）做出了贡献，同时为城市废弃食用油的处理提供了实用方案。