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餐厨废油脂是餐厨垃圾的主要成分之一,其含量约为20～30%,有非常高的经济价值。餐厨废油脂主要分布于餐厨垃圾固相与液相中,且餐厨垃圾固相内部油脂的分离较为困难。同时,餐厨垃圾固相内部油脂含量较高(约占餐厨垃圾干重的10～30%),关于分离餐厨垃圾固相内部油脂的研究也较少。为了将餐厨垃圾资源化利用,本文主要利用微波辅助离子液体萃取的方法萃取餐厨垃圾固相内部油脂,并在此基础上研究餐厨废油脂制备生物柴油的方法。首先,用索氏提取法、凯氏定氮法、酸水解法分别测得餐厨垃圾中油脂含量约为18.46%,蛋白质的含量约为14.35%,淀粉的含量约为60.95%,纤维素、无机盐等物质的含量约为6.24%。同时以回流萃取的方法萃取餐厨废油脂,考察萃取溶剂种类、萃取时间、液固比和温度(萃取溶剂与餐厨垃圾样品的比例,mL/g)等对萃取率的影响。以正己烷为萃取剂萃取餐厨废油脂,当萃取时间为60 min,液固比为10:1 mL/g,萃取温度为80℃时,餐厨废油脂的萃取率最高,可达到5.99 wt%。用气相色谱-质谱联用仪测得餐厨废油脂中脂肪酸有7种,总含量为99.48%,其中十六烷酸(20.96%)、十八碳二烯酸(32.83%)、十八碳烯酸(37.44%)和十八烷酸(7.07%)等脂肪酸的含量较高。其次,以离子液体和有机溶剂的混合溶剂为萃取剂,在微波条件下萃取餐厨废油脂,并考察离子液体种类、萃取温度、时间、餐厨垃圾样品颗粒粒径和微波功率等对废油脂萃取的影响。以1:1的(g/g)乙醇-[EMIM]DEP(1-乙基-3-甲基咪唑磷酸二乙酯盐)混合溶液为萃取剂萃取餐厨废油脂,当餐厨垃圾样品粒径为0.53 mm,液固比为5:1(mL/g),萃取时间为10 min,萃取温度为70℃,微波功率为600 W时,餐厨废油脂的萃取率最高,可达到9.25%。结果表明微波辅助离子液体萃取可以提高餐厨废油脂的萃取率,缩短萃取时间。用气相色谱-质谱联用仪测得餐厨废油脂中脂肪酸有16种,总含量为95.96%,其中含量较高的有十六烷酸(7.09%)、十七烷酸(7.74%)、十八碳烯酸(17.44%)、十八碳二烯酸(17.00%)、十八碳三烯酸(7.78%)等。再次,用菲克定律分析了微波辅助离子液体萃取餐厨废油脂过程,探讨了微波加热促进萃取的作用机理,并通过萃取餐厨废油脂实验考察了萃取温度、餐厨垃圾样品颗粒粒径和微波功率等条件与萃取速率常数之间的关系。结果表明,萃取速率常数与温度的关系符合阿伦尼乌斯方程,与餐厨垃圾样品颗粒粒径平方的倒数成正比,与微波功率的幂成正比,且萃取过程的速率控制步骤为废油脂的内扩散,萃取活化能为16.40 kJ/mol。由萃取温度、餐厨垃圾样品颗粒粒径、微波功率等与萃取速率常数之间的关系可得到微波辅助离子液体萃取餐厨废油脂的宏观动力学方程。同时由微波加热和水浴加热下餐厨废油脂的萃取实验得到微波影响因子和温度的自然对数成正比。最后,以强酸性离子液体为催化剂,耦合萃取油脂和酯交换反应步骤,一步法制备生物柴油。当餐厨垃圾样品为3.0 g,反应时间为20 min,反应温度为60℃,离子液体[BSO3HMIM][HSO4](1-丁基磺酸-3-甲基咪唑硫酸氢盐)用量为1.5 g,甲醇用量为30 mL,微波功率为700 W时,生物柴油的收率最高,可达到69.32%。且酯交换反应过程符合拟一级反应动力学,反应的活化能约为26.05 kJ/mol。用气相色谱-质谱联用仪测得生物柴油中脂肪酸甲酯有9种,总含量为89.78%,其中含量较高的为庚酸甲酯(14.82%)、十八碳烯酸甲酯(15.34%)、十八碳二烯酸甲酯(22.74%)及十八碳三烯酸甲酯(7.58%)。因此,直接用餐厨垃圾制备生物柴油是可行的,可以有效地减少制备时间,降低能耗。