BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÀ RỊA - VŨNG TÀU
BÁO CÁO
ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CẤP TRƯỜNG
NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP NHIÊN LIỆU SINH HỌC
(BIODIESEL) VỚI XÚC TÁC CaO ĐƯỢC NUNG TỪ
CÁC NGUỒN NGUYÊN LIỆU PHẾ THẢI
Chủ nhiệm đề tài: Sinh viên: Võ Nhị Kiều, lớp DH15HD
Phối hợp cùng: Sinh viên: Lê Thúy Vân, lớp DH15HD
GVHD: TS. Tống Thị Minh Thu
BÀ RỊA - VŨNG TÀU, tháng 04, năm 2019
1. Tên đề tài: Nghiên cứu tổng hợp nhiên liệu sinh học (biodiesel) với xúc tác CaO được
nung từ các nguồn nguyên liệu phế thải. Mã số: 1459/HD-BVU
2. Chủ nhiệm đề tài: Võ Nhị Kiều, sinh viên lớp DH15HD, Viện: Kỹ thuật – Kinh Tế
biển, Trường: Đại học Bà Rịa – Vũng Tàu.
3. Cán bộ tham gia chính: Lê Thúy Vân, sinh viên lớp DH15HD, Viện: Kỹ thuật – Kinh
Tế biển, Trường: Đại học Bà Rịa – Vũng Tàu.
4. Nội dung chính:
- Xây dựng quy trình đánh giá xử lý nguyên liệu
- Khảo sát nguyên liệu và chọn ra điều kiện tối ưu để điều chế xúc tác
- Xây dựng quy trình thực nghiệm và khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình
phản ứng tổng hợp biodiesel
- Phân tích và đánh giá tính chất của xúc tác
- Phân tích thành phần sản phẩm biodiesel
- Đánh giá chất lượng sản phẩm biodiesel
5. Kết quả đạt được:
- Tìm ra được quy trình xử lý dầu ăn thải để phù hợp với các điều kiện cho phản
ứng trao đổi este.
- Nghiên cứu ra điều kiện để điều chế xúc tác CaO (sử dụng vỏ trứng gà nung trong
3 giờ ở 950 oC) để sử dụng trong phản ứng tổng hợp Biodiesel nhằm sử dụng các nguồn
phế phẩm trong tự nhiên.
- Phân tích và đánh giá tính chất của xúc tác CaO sau khi nung (SEM, BET, IR,
XRD). Khảo sát khả năng tái sử dụng của xúc tác CaO.
- Nghiên cứu ra thành công điều kiện tối ưu để tổng hợp Biodiesel dựa trên các
điều kiện khảo sát:
+ Khối lượng dầu ăn phế thải đã qua xử lý là 10 g.
+ Tỷ lệ methanol/nguyên liệu là 10/1.
+ Tỷ lệ % khối lượng xúc tác sử dụng cho phản ứng là 7%.
+ Thời gian phản ứng là 5 giờ.
+ Phản ứng được thực khảo sát tại nhiệt độ là 60 oC.
- Tìm được điều kiện và phương pháp chấm giấy sắc kí trên hệ dung môi petroleum
ether/etyl acetate (15/1) để theo dõi phản ứng.
- Vận dụng phương pháp chạy sắc kí cột trên hệ dung môi petroleum ether/etyl
acetate và silicagel 200 – 400 mesh để tinh chế sản phẩm biodiesel nhằm thu được sản
phẩm có độ tinh khiết cao.
- Sản phẩm biodiesel được đánh giá và so sánh với diesel truyền thống
6. Thời gian nghiên cứu: Từ 12/03/2018 đến 20/04/2019.
7. Chữ ký của CNĐT:…………………….
MỤC LỤC
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN LÝ THUYẾT ...................................................... 1
1.1. Tổng quan về nhiên liệu sinh học biodiesel ........................................... 1
1.1.1. Sơ lược về biodiesel [1]..................................................................... 1
1.1.2. Ưu, nhược điểm của nhiên liệu biodiesel ......................................... 1
1.1.3. Tiềm năng sử dụng biodiesel.[2] ....................................................... 3
1.1.4. Tình hình nghiên cứu, sản xuất và sử dụng biodiesel trên thế giới và
ở Việt Nam [1] ...................................................................................................... 4
1.2. Tổng quan nguyên liệu cho sản xuất biodiesel ...................................... 7
1.2.1. Mỡ thực vật........................................................................................
1.2.2. Mỡ động vật .................................................................................. 10
1.3. Xúc tác ............................................................................................... 13
1.3.1. Xúc tác axit ................................................................................... 13
1.3.2. Xúc tác bazơ .................................................................................. 13
1.3.3. Ưu, nhược điểm của xúc tác đồng thể, dị thể ................................. 14
1.3.4. Ưu, nhược điểm xúc tác CaO.[4] ..................................................... 15
1.3.5. Ưu, nhược điểm xúc tác bentonic [9] ............................................... 16
1.4. Tổng quan quy trình tổng hợp biodiesel .............................................. 16
1.4.1. Quy trình tổng hợp biodiesel.......................................................... 16
1.4.2. Tổng hợp biodiesel theo phương pháp trao đổi este ....................... 17
1.5. Một số công trình nghiên cứu, tổng hợp biodiesel ............................... 18
CHƯƠNG 2. XÂY DỰNG QUY TRÌNH THỰC NGHIỆM ........................... 20
2.1. Phương tiện nghiên cứu ...................................................................... 20
2.1.1. Nguyên liệu ................................................................................... 20
2.1.2. Hóa chất ........................................................................................ 20
2.1.3. Dụng cụ-thiết bị ............................................................................. 20
2.2. Đánh giá chất lượng nguyên liệu ......................................................... 22
2.2.1. Thành phần dầu ăn thải [23] ............................................................. 22
2.2.2. Xử lý sơ bộ nguyên liệu ................................................................. 22
2.2.3. Phân tích các tính chất của dầu thực vật. [2] .................................... 25
2.2.4. Lựa chọn nguồn nguyên liệu CaCO3 trong tự nhiên ....................... 28
2.2.5. Bố trí thí nghiệm............................................................................ 29
2.2.6. Quy trình phân tách sản phẩm ........................................................ 31
2.2.7. Phương pháp kiểm tra hàm lượng CaCO3 [22] ................................. 32
2.2.8. Điều chế xúc tác CaO .................................................................... 33
2.2.9. Đánh giá tính chất hóa lý của xúc tác ............................................. 34
2.2.10. Thiết lập, mô tả quy trình thực nghiệm ........................................ 34
2.2.11. Quy trình tái sử dụng xúc tác CaO trong tổng hợp biodiesel ........ 38
2.2.12. Phân tích các chỉ tiêu chất lượng của nhiên liệu biodiesel ............ 38
2.2.13. Phương pháp phân tích chất lượng sản phẩm biodiesel ................ 38
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ BIỆN LUẬN ..................................................... 39
3.1. Khảo sát nguyên liệu và điều kiện để điều chế xúc tác ........................ 39
3.1.1. Tính chất hóa lý trước và sau xử lý ................................................ 39
3.1.2. Khảo sát nhiệt độ nung cho vỏ trứng gà. [19] ................................... 39
3.1.3. Đánh giá chất lượng của xúc tác sau khi điều chế .......................... 40
3.1.4. Kiểm tra các tính chất hóa lý của xúc tác bằng TGA, SEM, TEM,
XRD, IR ……………………………………………………………………..42
3.2. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến phản ứng tổng hợp biodiesel ........ 46
3.2.1. Khảo sát ảnh hưởng của phương pháp châm mẫu từng giai đoạn ... 46
3.2.2. Ảnh hưởng của nhiệt độ phản ứng. ................................................ 47
3.2.3. Ảnh hưởng của tỷ lệ mol methanol/dầu ......................................... 48
3.2.4. Ảnh hưởng của hàm lượng xúc tác ................................................ 50
3.2.5. Ảnh hưởng của thời gian phản ứng ................................................ 50