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

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

3.2.6. So sánh sản phẩm B.O khi sử dụng xúc tác CaO nung từ vỏ trứng gà

với xúc tác CaO thương mại ............................................................................... 52

3.2.7. Khảo sát khả năng tái sử dụng của xúc tác CaO ............................. 52

3.2.8. Khảo sát khả năng xúc tác của hỗn hợp CaO/Bentonit ................... 53

3.2.9. So sánh sản phẩm B.O khi sử dụng MeOH tinh khiết và MeOH

thường ……………………………………………………………………..53

3.3. Phân tích thành phần sản phẩm Biodiesel............................................ 54

3.3.1. GC - MS ........................................................................................ 54

3.3.2. Phổ IR ........................................................................................... 55

3.4. So sánh tính chất hóa lý của biodiesel với Diesel ................................ 56

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ........................................................................... 58

TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................. 60

PHỤ LỤC ......................................................................................................... 63

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1: Quy trình tổng hợp Biodiesel ............................................................. 17

Hình 2.1: Dầu ăn thải trước và sau khi xử lí ...................................................... 25

Hình 2.2 Các nguồn phế phẩm chứa CaCO3 trong tự nhiên ............................... 29

Hình 2.3: Hệ thống tiến hành phản ứng ............................................................. 30

Hình 2.4: Quy trình tổng hợp CaO từ vỏ trứng gia cầm ..................................... 33

Hình 2.5: Vỏ trứng sau khi nung ở 950 oC (a) và CaO thương mại (b) ............... 34

Hình 2.6: Quy trình thực nghiệm sản xuất ......................................................... 34

Hình 2.7: Mô phỏng theo dõi vết trên giấy sắc kí (TLC) .................................... 37

Hình 3.1: Vỏ trứng nung từ 750 – 950 oC hình 1,2,3,4 ....................................... 40

Hình 3.2: Đường cong TGA của CaCO3 công nghiệp tham khảo ....................... 42

Hình 3.3: Kết quả chụp TGA của vỏ trứng ........................................................ 43

Hình 3.4: Ảnh SEM của mẫu xúc tác CaO được điều chế .................................. 43

Hình 3.5: Hình ảnh phổ IR của mẫu vỏ trứng nung............................................ 44

Hình 3.6: Phổ XRD tham khảo từ công trình nghiên cứu nước ngoài.[25] ........... 45

Hình 3.7: Phổ XRD của mẫu xúc tác CaO nung từ vỏ trứng ở 950 oC ............... 45

Hình 3.8: Ảnh hưởng của nhiệt độ ..................................................................... 48

Hình 3.9: Ảnh hưởng của tỉ lệ đến hiệu suất thu hồi B.O ................................... 49

Hình 3.10: Ảnh hưởng của thời gian phản ứng. ................................................. 51

Hình 3.11: Phổ GCMS phổ thành phần biodiesel sản phẩm ............................... 54

Hình 3.12 Hình ảnh phổ IR của sản phẩm biodiesel........................................... 55

Hình 3.13 Hình ảnh phổ IR của nguyên liệu đã qua xử lý .................................. 56

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1: So sánh tính chất của nhiên liệu diesel khoáng và diesel sinh học. [1] ... 1

Bảng 1.2: Sản lượng biodiesel ở các nước châu Âu năm 2004 ............................. 5

Bảng 1.3: Các thông số về các đặc tính của xúc tác đồng thể, dị thể .................. 15

Bảng 1.4: Ưu, nhược điểm của xúc tác đồng thể, dị thể [7] ................................. 15

Bảng 1.5: Một số công trình nghiên cứu tổng hợp Biodiesel trong nước ............ 19

Bảng 2.1: Hóa chất cần sử dụng ........................................................................ 20

Bảng 2.2: Danh sách dụng cụ cần sử dụng ......................................................... 21

Bảng 2.3: Danh sách thiết bị cần sử dụng .......................................................... 21

Bảng 2.4: Thành phần acid béo trong dầu ăn thải .............................................. 22

Bảng 2.5: Khảo sát hàm lượng CaCO3 trong mẫu phế phẩm. ............................. 33

Bảng 3.1: Tính chất hóa lý của dầu ăn thải trước và sau khi xử lý ..................... 39

Bảng 3.2: Hiệu suất thu hồi B.O theo nhiệt độ nung vỏ trứng ............................ 41

Bảng 3.3: Khảo sát khả năng xúc tác của các mẫu ở cùng điều kiện .................. 41

Bảng 3.4: Ảnh hưởng của phương pháp châm mẫu từng giai đoạn. ................... 47

Bảng 3.5: Ảnh hưởng của nhiệt độ phản ứng ..................................................... 47

Bảng 3.6: Ảnh hưởng của tỷ lệ mol MeOH/nguyên liệu .................................... 49

Bảng 3.7: Ảnh hưởng của hàm lượng xúc tác. .................................................. 50

Bảng 3.8: Ảnh hưởng của thời gian phản ứng. ................................................... 51

Bảng 3.9: Bảng so sánh kết quả. ........................................................................ 52

Bảng 3.10: Khảo sát khả năng tái sử dụng xúc tác CaO ..................................... 52

Bảng 3.11: Khảo sát khả năng xúc tác của CaO/Bentonit trong tổng hợp biodiesel

.......................................................................................................................... 53

Bảng 3.12: So sánh sản phẩm B.O khi sử dụng MeOH tinh khiết và MeOH thường

.......................................................................................................................... 53

Bảng 3.13: Thành phần biodiesel ....................................................................... 54

Bảng 3.14: Bảng so sánh tính chất của sản phẩm B.O và Diesel ........................ 57

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

ASTM American Society for Testing and Materials (Tiêu chuẩn quốc tế)

AV Acid Value (chỉ số Acid)

BDF Biodiesel Fuel (Nhiên liệu sinh học)

B100 Nhiên liệu 100% Diesel sinh học

DO Diesel Oil (Dầu Diesel)

GC Gas Chromatography (Sắc kí khí)

TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam

MỞ ĐẦU

1. Tính cấp thiết của đề tài

Vấn đề ô nhiễm môi trường, biến đổi khí hậu là vấn đề đang được mọi quốc gia

trên thế giới quan tâm và đang trở thành mối e ngại lớn cho toàn thể xã hội. Việc sử

dụng nguồn nguyên liệu hóa thạch thải ra môi trường một lượng lớn SO2, CO2, NO2,...là

nguyên nhân gây ra hiệu ứng nhà kính.

Chính vì vậy việc tìm ra một nguồn nhiên liệu thân thiện với môi trường để thay

thế cho nguồn nguyên liệu truyền thống là hết sức cần thiết. Trong đó nhiên liệu sinh

học được biết đến như một dạng năng lượng mới, góp phần đảm bảo an ninh năng lượng

và bảo vệ môi trường.

2. Tình hình nghiên cứu

Ở Việt Nam đã có nhiều công trình nghiên cứu tổng hợp biodiesel từ các nguồn

nguyên liệu có sẵn trong nước như: đậu nành, dầu mù u, dầu cao su, mỡ cá,... đã thu

được kết quả khá tốt. Tuy nhiên vì nền công nghiệp sản xuất dầu, mỡ của nước ta còn

khá non trẻ, chưa đáp ứng được nguồn nguyên liệu cho sản xuất biodiesel ở quy mô lớn.

3. Mục đích nghiên cứu

Giá thành biodiesel sẽ rất cao nếu sản xuất từ dầu tinh chế. Do đó việc tìm kiếm

một nguồn nhiên liệu rẻ tiền, phù hợp với điều kiện của đất nước vẫn đang được tiếp tục

nghiên cứu. Với mục đích đó, việc tận dụng nguồn dầu ăn phế thải làm nguyên liệu cho

tổng hợp biodiesel là có ý nghĩa thực tế rất lớn. Bởi đây là nguồn nguyên liệu có trữ

lượng tương đối lớn, rẻ tiền, đem lại hiệu quả kinh tế cao và góp phần bảo vệ môi trường,

sức khỏe người dân.

Bên cạnh đó việc sử dụng xúc tác CaO sẽ làm giảm một phần chi phí mua hóa chất

làm xúc tác, giải quyết các vấn đề chất thải là vỏ trứng, vỏ sò,…thải ra môi trường. Đồng

thời, đây là loại xúc tác rắn có thể sử dụng nhiều lần nên tiết kiệm chi phí sản xuất và

có thế tận dụng như nguồn phân bón hữu có rất tốt cho cây trồng. Chính vì vậy trong

nghiên cứu này chúng chúng tôi xin được nghiên cứu đề tài: “ Nghiên cứu tổng hợp

nhiên liệu sinh học (biodiesel) với xúc tác CaO được nung từ các nguồn nguyên liệu phế

thải.” nhằm khảo sát các yếu tố cần thiết để có thể sản xuất biodiesel từ dầu ăn phế thải

theo quy mô công nghiệp đạt hiệu suất cao.

4. Nhiệm vụ nghiên cứu

Với tính cấp thiết hiện nay là ô nhiễm môi trường thì việc tìm kiếm một nguồn

năng lượng mới thân thiện với môi trường như Biodiesel để giải quyết vấn đề ô nhiễm

là rất quan trọng cùng với việc tận dụng nguồn phế phẩm trong tự nhiên để điều chế xúc

tác và tổng hợp nên biodiesel nhằm làm giảm kinh tế, chi phí hơn trong quá trình tổng

hợp so với các nghiên cứu trước đây.

5. Phương pháp nghiên cứu

Trong quá trình nghiên cứu, chúng chúng tôi sử dụng những phương pháp sau:

- Tìm kiếm, tổng hợp, phân tích các tài liệu trên mạng, trên sách, báo ở trong và

 Phương pháp lý thuyết.

- Đặt vấn đề, đưa ra các điều kiện cần làm trong quá trình thực nghiệm.

ngoài nước.

- Phương pháp transester hóa

- Phương pháp phổ quang hồng ngoại (IR)

- Phương pháp hiển vi điện tử quét (SEM)

- Phương pháp sắc ký khối phổ (GC – MS)

- Phương pháp sắc ký lỏng hiệu năng (HPLC)

- Phương pháp phân tích DTA/TGA

 Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm.

6. Đối tượng nghiên cứu

Trong đề tài này, hai đối tượng chính được nghiên cứu đó là:

- Nguồn dầu ăn phế thải được sử dụng chính để làm nguồn nguyên liệu.

- Sử dụng nguồn phế phẩm trong tự nhiên như vỏ sò, san hô, xương động vật và

vỏ trứng gà để điều chế xúc tác CaO sử dụng trong phản ứng tổng hợp biodiesel.

7. Cấu trúc của báo cáo

Báo cáo gồm những phần như sau:

Gồm 3 chương.

- Chương I: Tổng quan lý thuyết.

- Chương II: Xây dựng quy trình thực nghiệm.

- Chương III: Kết quả và biện luận.

- Kết luận và kiến nghị.

Nghiên cứu khoa học

CHƯƠNG 1.

TỔNG QUAN LÝ THUYẾT

1.1. Tổng quan về nhiên liệu sinh học biodiesel

1.1.1. Sơ lược về biodiesel [1]

Biodiesel là nhiên liệu sinh học (thường viết tắt là BDF) là thuật ngữ dùng để chỉ

nhiên liệu dùng cho động cơ diesel được sản xuất từ dầu thực vật hay mỡ động vật.

Biodiesel thường được điều chế bằng phản ứng transester chuyển đổi hay este hóa các

triglyxerit, axit tự do với rượu bậc nhất no, đơn chức từ 1-8 nguyên tử cacbon.[1]

Vì vậy, biodiesel được xem là các ankyl este, thông dụng nhất là metyl este tạo

thành từ mỡ động, thực vật. Các axit béo trong dầu, mỡ có số cacbon tương đương với

số cacbon có trong dầu diesel, hơn nữa cấu trúc của mạch axit này là mạch thẳng nên có

chỉ số cetan cao. Đó là lý do chọn dầu thực vật hay mỡ động vật làm nguyên liệu sản

xuất biodiesel.

Bảng 1.1: So sánh tính chất của nhiên liệu diesel khoáng và diesel sinh học. [1]

Tiêu chuẩn Diesel sinh học Diesel

Chỉ số ASTM-D6751 TCVN 5689-2005

0,87-0,89 0,81-0,89 Tỷ trọng

1,9-6,0 1,9-4,1 Độ nhớt động học ở 40 0C

46-70 40-55 Trị số cetan

0,05 0,5 Hàm lượng lưu huỳnh (% khối lượng), max

130 52 Nhiệt độ chớp cháy (oC), min

0,05 0,05 Hàm lượng nước (% thể tích), max

<0,05 <0,35 Cặn Cacbon (% khối lượng)

1.1.2. Ưu, nhược điểm của nhiên liệu biodiesel

a. Ưu điểm

 Trị số cetan cao:

Trị số cetan là một đơn vị đo khả năng tự bắt cháy của nhiên liệu diesel. Trị số

cetan càng cao thì sự bắt cháy, mồi lửa càng tốt, động cơ chạy đều đặn hơn. Biodiesel

có thành phần chủ yếu là các ankyl mạch thẳng do vậy nhiên liệu này có trị số cetan cao

hơn diesel khoáng, trị số cetan của biodiesel thường 56-58 (dầu diesel thường 50-54).

Nghiên cứu khoa học

Với trị số cetan như vậy, biodiesel có thể hoàn toàn đáp ứng dễ dàng yêu cầu của

những động cơ đòi hỏi chất lượng cao với khả năng tự bắt cháy tốt mà không cần tăng

trị số cetan.

 Hàm lượng lưu huỳnh thấp:

Trong biodiesel có hàm lượng lưu huỳnh rất thấp, khoảng 0,001% (diesel thường

từ 0,05% - 0,25%). Đặc tính này của biodiesel rất tốt cho quá trình sử dụng nhiên liệu

vì nó làm giảm lượng đáng kể khí thải SOx gây ăn mòn thiết bị và ô nhiễm môi trường.

 Quá trình cháy sạch:

Do trong nhiên liệu biodiesel không có hoặc chứa ít lưu huỳnh (khoảng 0,001% so

với dầu diesel là 0,25%). Không chứa cacbon thơm nên không gây ung thư. Có khả năng

tự phân hủy, không độc.

Do trong thành phần có nhiều oxi nên quá trình cháy xảy ra gần như hoàn toàn,

lượng cặn và bụi giảm đáng kể. Giảm lượng khí thải độc hại và nguy cơ mắc bệnh ung

thư. Theo các nghiên cứu của Bộ năng lượng Mỹ đã hoàn thành tại trường đại học

California. Sử dụng biodiesel tinh khiết thay cho diesel khoáng có thể giảm tới 93,6 %

nguy cơ mắc bệnh ung thư từ khí thải của động cơ, do biodiesel có chứa rất ít tạp chất

thơm, chứa ít lưu huỳnh và quá trình cháy là triệt để nên giảm được nhiều thành phần

hydrocacbon trong khí thải.

 Khả năng bôi trơn cao nên giảm mài mòn:

Biodiesel có khả năng bôi trơn rất tốt. Theo kết quả nghiên cứu cho thấy biodiesel

có khả năng bôi trơn tốt hơn diesel. Khả năng bôi trơn nhiên liệu được xác định bằng

phương pháp ASTM D6079 đặc trưng bởi giá trị HFRR (high frequency receiprocating

rig). Giá trị HFRR càng thấp thì khả năng bôi trơn của nhiên liệu càng tốt. Diesel khoáng

có giá trị HFRR giới hạn đặc trưng là 450 còn dầu diesel đã xử lý lưu huỳnh có giá trị

HFRR ≥ 500 khi không có phụ gia. Vì vậy, diesel yêu cầu phải có phụ gia để tăng khả

năng bôi trơn. Ngược lại, giá trị HFRR của biodiesel khoảng 200 nên biodiesel là phụ

gia rất tốt cho nhiên liệu diesel thông thường để tăng khả năng bôi trơn.

 An toàn về cháy nổ tốt hơn:

Biodiesel có nhiệt độ chớp cháy cao trên 110 oC (dầu diesel khoảng 60-80 oC), cao

hơn nhiều so với diesel khoáng, vì vậy tính chất nguy hiểm của nó thấp hơn, an toàn hơn

trong việc tồn chứa và vận chuyển.

Nghiên cứu khoa học

 Nguồn nguyên liệu cho tổng hợp hóa học:

Ngoài việc được sử dụng làm nhiên liệu, các ankyl este của axit béo còn là nguồn

nguyên liệu quan trọng cho nghành công nghệ hóa học, sản xuất các rượu béo, ứng dụng

trong dược phẩm, mỹ phẩm: isopropylic este, các polyeste ứng dụng như chất nhựa, chất

hoạt động bề mặt,... b. Nhược điểm

 Dễ bị oxi hóa:

Tính chất của biodiesel phụ thuộc nhiều vào thành phần hóa học của dầu nguyên

liệu. Do trong dầu thực vật chứa nhiều axít béo không no nên dễ bị oxi hóa. Vì vậy, vấn

đề bảo quản là vấn đề hàng đầu khi sử dụng diesel sinh học.

 Tính kém ổn định:

Biodiesel bị phân hủy rất nhanh (phân hủy 98% chỉ trong 21 ngày), do vậy kém ổn

định.

 Chi phí công nghệ sản xuất cao hơn so với diesel:

Diesel sinh học thu được từ dầu thực vật đắt hơn so với nhiên liệu diesel thông

thường. Nhưng trong quá trình sản xuất diesel sinh học có thể tạo ra sản phẩm phụ là

glyxerin, một chất có tiềm năng thương mại lớn có thể bù lại phần nào giá cả cao của

diesel sinh học.

 Quy trình sản xuất diesel sinh học không đảm bảo:

Hiện nay diesel sinh học thường được sản xuất chủ yếu theo mẻ. Kết quả cho năng

suất thấp, chất lượng sản phẩm cũng như các điều kiện phản ứng không ổn định. Diesel

sinh học nếu rửa không sạch thì khi sử dụng vẫn gây các vấn đề về ô nhiễm mạnh do

vẫn còn xà phòng, kiềm dư, methanol và glyxerin tự do. Vì vậy, chúng ta nên áp dụng quá trình sản xuất liên tục để đạt hiệu quả cao trong tổng

hợp diesel sinh học và sản phẩm biodiesel phải đạt tiêu chuẩn ASTM D6751.

1.1.3. Tiềm năng sử dụng biodiesel.[2]

Trong bối cảnh thế giới đang phát triển theo xu hướng công nghiệp hóa hiện đại

hóa như hiện nay thì cần tiêu tốn một nguồn năng lượng rất lớn. Nhiên liệu hóa thạch

như: dầu mỏ, than, khí đốt,... đang là nguồn nhiên liệu có trữ lượng lớn và được sử dụng

hầu hết cho tất cả các nghành như: giao thông vận tải, khai thác chế biến, hoạt động của

các khu công nghiệp,...Trong những nguồn năng lượng hóa thạch đó thì dầu mỏ là nguồn

Nghiên cứu khoa học

năng lượng được sử dụng nhiều nhất. Tuy nhiên việc sử dụng năng lượng dầu mỏ đã và

đang có nhiều hạn chế như sau:

- Dầu mỏ là nguồn năng lượng hóa thạch và không thể tái chế được. Nhưng nhu

cầu sử dụng lại tăng lên rất nhanh. Theo thông số thống kê năm 2012 thì lượng dầu mỏ

tiêu thụ trên thế giới rất cao khoảng 89,79 triệu thùng/ngày. Vì thế trong tương lai Việt

Nam cũng như các nước trên thế giới phải đối mặt với nguồn năng lượng hóa thạch đặc

biệt là dầu mỏ cạn kiệt một cách nhanh chóng, không đảm bảo được an ninh năng lượng

quốc gia.

- Nhu cầu sử dụng ngày càng nhiều mà nguồn cung cấp lại ngày càng cạn kiệt nên

giá thành của nhiên liệu sẽ tăng cao, ảnh hưởng đến sự phát triển kinh tế của đất nước.

- Nhiên liệu dầu mỏ sau khi sử dụng sẽ được thải bỏ ra bên ngoài nhiều chất độc

hại gây ảnh hưởng đến con người và môi trường như các loại khí NOx, SOx, COx,...

Năm 2012, có 33% lượng khí thải cacbon từ toàn cầu được thải ra từ việc dụng dầu mỏ.

- Những sự cố trong quá trình khai thác và vận chuyển dầu mỏ như tràn dầu không

chỉ gây ô nhiễm môi trường mà còn ảnh hưởng đến kinh tế, giao thông vận tải trên biển,

ô nhiễm môi trường biển.

Từ những hạn chế của nguồn năng lượng dầu mỏ đã đặt ra một vấn đề hết sức cấp

thiết là phải tìm ra nguồn năng lượng thay thế cho nguồn năng lượng này. Hiện nay trên

thế giới có rất nhiều nguồn năng lượng thay thế cho nguồn năng lượng dầu mỏ đã được

nghiên cứu và sử dụng như: Năng lượng mặt trời, năng lượng hạt nhân, năng lượng gió,

thủy điện, năng lượng sinh khối (biomass), năng lượng sinh học,...và một trong những

nguồn năng lượng thay thế đó thì nguồn năng lượng sinh học tiêu biểu là Biodiesel đang

có tiềm năng phát triển rất lớn tại Việt Nam.

1.1.4. Tình hình nghiên cứu, sản xuất và sử dụng biodiesel trên thế giới và ở Việt

Nam [1]

 Trên thế giới:

Vào những năm 1980, biodiesel bắt đầu được nghiên cứu và sử dụng ở một số

nước tiên tiến. Đến nay biodiesel được sử dụng rộng rãi ở nhiều nước trên thế giới. Hiện

nay có hơn 28 quốc gia tham gia nghiên cứu, sản xuất và sử dụng biodiesel. Các nhà

máy sản xuất chủ yếu nằm ở châu Âu và châu Mỹ.

Nghiên cứu khoa học

Tại Mỹ, hầu hết lượng biodiesel được sản xuất từ dầu đậu nành. Biodiesel được

pha trộn với diesel dầu mỏ với tỷ lệ 20% biodiesel và 80% diesel, dùng làm nhiên liệu

cho các xe buýt đưa đón học sinh ở rất nhiều thành phố của Mỹ. Hàng năm Mỹ bán ra

gần 2 tỷ gallon biodiesel.

Tại Pháp, hầu hết nhiên liệu diesel được pha trộn với 5% biodiesel. Trên 50%

người dân Pháp có xe với động cơ diesel đã qua sử dụng nhiên liệu pha biodiesel. Theo

thống kê, thì lượng biodiesel tiêu thụ trên thị trường Pháp tăng mạnh trong những năm

gần đây: Năm 2004 tiêu thụ 387 ngàn tấn, nhưng đến năm 2008 đã lên đến gần 1 triệu

tấn.

Năm 1991, Đức bắt đầu đưa ra chương trình phát triển biodiesel, đến năm 1995

bắt đầu triển khai dự án này. Năm 2000, tại Đức đã có 13 nhà máy sản xuất biodiesel

với tổng công suất là 1 triệu tấn/năm. Và tháng 1 năm 2005, nhà nước Đức đã ban hành

sắc lệnh là phải pha biodiesel vào diesel với tỷ lệ 5%.

Sản lượng Biodiesel của các nước châu Âu năm 2004 được thể hiện trong bảng 1.2

dưới đây.

Bảng 1.2: Sản lượng biodiesel ở các nước châu Âu năm 2004

Nước Sản lượng (tấn)

Đức 1.088.000

Pháp 502.000

Italia 419.000

Áo 100.000

Tây Ban Nha 70.000

Đan Mạch 44.000

Anh 15.000

Thụy Điển 8.000

Tổng lượng 2.246.000

Không chỉ có châu Âu, Mỹ mà ở châu Á, chính phủ nhiều nước cũng đã quan tâm

rất nhiều đến việc phát triển nguồn nhiên liệu sinh học nói chung và biodiesel nói riêng.

Malyasia và Indonesia là hai nước xuất khẩu dầu cọ lớn nhất thế giới, đã xây dựng chiến

Nghiên cứu khoa học

lược mở rộng thị trường sản xuất để đáp ứng thị trường dầu ăn và cung cấp nguyên liệu

cho sản xuất biodiesel. Indonesia, ngoài dầu cọ còn đầu tư trồng 19 triệu ha cây J.Curcas

lấy dầu làm nhiên liệu sinh học, và phấn đấu đến năm 2015 sẽ dùng nhiên B5 cho cả

nước. Trung Quốc, nước nhập khẩu nhiên liệu lớn nhất thế giới đã khuyến khích sử dụng

nhiên liệu sinh học. Tại Thái Lan, bộ năng lượng đã sẵn sàng hỗ trợ sử dụng dầu cọ trên

phạm vi toàn quốc.

 Tình hình trong nước:

Trước sự phát triển mạnh mẽ nguồn nhiên liệu sinh học nói chung và biodiesel nói

riêng trên thế giới, các nhà khoa học Việt Nam cũng đã bắt tay vào nghiên cứu và sản

xuất biodiesl ở phòng thí nghiệm và quy mô sản xuất nhỏ. Việc sản xuất biodiesel ở

nước ta có nhiều thuận lợi, vì nước ta là một nước nông nghiệp, thời tiết lại thuận lợi để

phát triển các loại cây cho nhiều dầu như vừng, lạc, cải, đậu nành,… Tuy nhiên ngành

công nghiệp sản xuất dầu thực vật ở nước ta vẫn còn rất non trẻ, trữ lượng thấp, giá

thành cao. Bên cạnh đó, nguồn mỡ động vật cũng là một nguồn nguyên liệu tốt để sản

xuất biodiesel, giá thành mỡ động vật lại rẻ hơn dầu thực vật rất nhiều.

Một vài doanh nghiệp ở An Giang, Cần Thơ đã thành công trong việc sản xuất

biodiesel từ mỡ cá basa. Theo tính toán của các công ty này thì biodiesel sản xuất từ mỡ

cá có giá thành khoảng 7000 đồng/lít (năm 2005). Ngoài ra, một số viện nghiên cứu và

trường đại học ở nước ta cũng đã có những thành công trong việc nghiên cứu sản xuất

biodiesel từ nhiều nguồn nguyên liệu khác nhau như dầu cọ, dầu dừa, dầu bông, dầu hạt

cải, dầu đậu nành, dầu hạt cao su, dầu ăn thải, mỡ cá,… sử dụng xúc tác bazơ đồng thể

và bước đầu nghiên cứu với xúc tác bazơ dị thể, xúc tác zeolit.

Không chỉ có các nhà khoa học quan tâm, mà các nhà quản lý ở Việt Nam cũng rất

quan tâm đến nguồn nhiên liệu sinh học này. Đề án “Phát triển nhiên liệu sinh học đến

năm 2015, tầm nhìn 2020” do Bộ Công nghiệp chủ trì đã được chính phủ phê duyệt và

đi vào hoạt động. Ngoài việc phát triển nhiên liệu xăng pha cồn, đề án còn đề cập đến

việc phát triển nhiên liệu diesel pha với metyl este dầu mỡ động thực vật (biodiesel).

Bên cạnh đó, Bộ Khoa học và Công nghệ, Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường chất

lượng cũng rất quan tâm đến vấn đề “nhiên liệu sinh học”, và đã tổ chức hội nghị khoa

học về etanol và biodiesel. Qua hội nghị, lãnh đạo Tổng cục đã có kiến nghị về việc sớm

Nghiên cứu khoa học

xây dựng và triển khai một đề án nghiên cứu có định hướng tiêu chuẩn về nhiên liệu

sinh học ở Việt Nam, trong đó có tiêu chuẩn cho nhiên liệu biodiesel.

1.2. Tổng quan nguyên liệu cho sản xuất biodiesel

1.2.1. Dầu thực vật

Các nguyên liệu dầu thực vật để sản xuất diesel sinh học là: dầu đậu nành, dầu

bông, dầu cọ, dầu dừa, dầu jatropha…tùy vào điều kiện từng nước mà diesel sinh học

được sản xuất từ nhiều nguồn nguyên liệu khác nhau. Nguyên liệu tổng hợp biodiesel

gồm có dầu thực vật ăn được bao gồm cả tảo, dầu thải hoặc đã qua sử dụng và dầu thực

vật không ăn được với thành phần hóa học chủ yếu là triglyxerit. Hơn 95% biodiesel

hiện nay được sản xuất từ dầu thực vật ăn được.

Dầu thực vật sử dụng cho quá trình tổng hợp diesel sinh học phải có chỉ số axit

thấp hơn 2 mg KOH/g dầu. Đối với dầu đã được tinh chế thì có thể sử dụng ngay để tiến

hành phản ứng. Nhưng đối với dầu thực vật thô hay dầu thải có chỉ số axit cao và nhiều

các tạp chất hữu cơ khác thì phải tiến hành xử lý để loại bớt thành phần axít béo và các

tạp chất bằng cách trung hòa kiềm.

a. Thành phần hóa học của dầu thực vật

Dầu ăn phế thải có thành phần tương tự dầu thực vật với 95 – 97 % các triglyxerit

và một lượng nhỏ các axít béo tự do. Công thức hóa học chung của triglyxerit là:

R1, R2, R3 là các gốc alkyl của các axít béo. Các gốc R này có thể no hoặc không

no, và thường có khoảng 8 – 30 carbon. Ngoài các hợp chất chủ yếu ở trên, trong dầu

ăn phế thải còn chứa một lượng nhỏ các hợp chất khác như photphatit, các chất sáp, chất

nhựa, chất nhờn, các chất màu, các chất gây mùi và nhiều tạp chất như muối, tạp chất

cơ học, cặn carbon, nước, lượng axit béo tự do tăng. Do đó, nguồn nguyên liệu này cần

được xử lý trước khi sử dụng như lọc tách cặn rắn, tách nước, trung hòa để giảm lượng

axit béo tự do.

b. Một số tính chất của dầu thực vật [8]

 Tính chất vật lí của dầu thực vật

Nghiên cứu khoa học

- Nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ đông đặc: Vì dầu lấy từ nguồn nguyên liệu khác

nhau nên sẽ có thành phần hóa học khác nhau, vì vậy sẽ có nhiệt độ nóng chảy và nhiệt

độ đông đặc khác nhau.

- Tính tan của dầu thực vật: Dầu không phân cực do vậy chúng tan rất tốt trong

dung môi không phân cực (như ete, benzene, hexan…), chúng tan rất ít trong rượu và

không tan trong nước.

- Màu của dầu: Màu của dầu phụ thuộc vào thành phần các hợp chất có trong dầu.

Dầu tinh khiết không màu, dầu có màu vàng là do các carotennoit và các dẫn xuất, dầu

có màu xanh là của clorophin...

- Khối lượng riêng: Khối lượng riêng của dầu thực vật thường nhẹ hơn nước, dầu

có thành phần hydrocarbon và càng no thì tỷ trọng càng cao.

 Tính chất hóa học của dầu thực vật

Thành phần hóa học của dầu thực vật chủ yếu là este của axit béo với glyxerin. Do

vậy, chúng có đầy đủ tính chất của một este.

- Phản ứng xà phòng hóa

Trong những điều kiện nhất định (nhiệt độ, áp suất, xúc tác thích hợp) dầu có thể

bị thủy phân. Phản ứng:

C3H5(OCOR)3 + 3H2O => 3RCOOH + C3H5(OH)3

Phản ứng thủy phân qua các giai đoạn trung gian tạo thành các diglyxerit

monoglyxerit. Trong quá trình thủy phân, axít béo sẽ phản ứng với kiềm tạo thành xà

phòng:

RCOOH + NaOH => RCOONa + C3H5(OH)

Đây là phản ứng cơ bản trong quá trình sản xuất xà phòng và glyxerin từ dầu thực

vật.

- Phản ứng cộng hợp

Phản ứng này có tác dụng cộng hydro vào các nối đôi trên dây carbon của axít béo

với sự hiện diện của chất xúc tác thích hợp nhằm làm giảm số nối đôi trên mạch carbon,

làm cho dầu ổn định hơn, hạn chế được quá trình oxy hóa. Ngoài ra phản ứng này còn

có tác dụng giữ cho dầu không bị trở mùi khi bảo quản.

Nghiên cứu khoa học

- Phản ứng este hóa

Các glyxerit trong điều kiện có mặt của xúc tác vô cơ (H2SO4, HCl hoặc NaOH,

KOH) có thể tiến hành este hóa trao đổi với các rượu bậc một (như methanol, ethanol)...

tạo thành các alkyl este của axít béo và các glyxerin:

C3H5(OCOR)3 + 3CH3OH => 3RCOOCH3 + C3H5(OH)3

Phản ứng này có ý nghĩa thực tế rất quan trọng vì người ta có thể sử dụng các alkyl

este làm nhiên liệu do giảm đáng kể khí thải độc hại ra môi trường.

Đồng thời cũng thu được một lượng glyxerin sử dụng cho các nghành công nghiệp

mỹ phẩm, hàng tiêu dùng, sản xuất nitro glyxerin làm thuốc nổ.

- Phản ứng oxy hóa

Dầu thực vật có chứa nhiều loại axít béo không no dễ bị oxy hóa bởi oxi không

khí, đa số các phản ứng xảy ra tại nối đôi của các hydrocarbon. Sự ôi chua của dầu do

phản ứng oxy hóa hóa học, phản ứng này xảy ra dễ dàng với các triglyxerit có chứa

nhiều nối đôi. Nó bắt nguồn từ phản ứng cộng vào các nối đôi hay xen vào C đối với nối

đôi để tạo thành các hydroperoxit. Các hydroperoxit này tiếp tục phân hủy để tạo ra sản

phẩm sau cùng như các hợp chất carbonyl, aldehyt, aceton, alcol.

Phương trình phản ứng tổng quát:

Aldehyt

Chất béo + O2 Ceton Hydropeoxit Axit

Alcol

Este

c. Các chỉ tiêu quan trọng của dầu thực vật [5]

 Chỉ số xà phòng

Chỉ số xà phòng là số mg KOH cần để xà phòng hóa 1 gam dầu. Thông thường,

chỉ số xà phòng của dầu thực vật khoảng 170 – 260. Chỉ số này càng cao chứng tỏ dầu

dễ bị oxi hóa.

 Chỉ số iốt

Chỉ số iốt là số mg iốt tác dụng với 100 gam dầu, mỡ. Chỉ số iốt biểu thị mức độ

không no của dầu mỡ. Chỉ số này càng cao thì mức độ không no của dầu càng lớn và

Nghiên cứu khoa học

ngược lại. Như vậy, nếu như chỉ số iốt càng cao thì dầu chứa nhiều liên kết không no

nên sản phẩm biodiesel dễ bị biến chất. Do đó cần phải có biện pháp bảo quản phù hợp.

 Hàm lượng cặn rắn

Khi dùng dầu chiên thức ăn bị cháy đen sẽ tạo cặn carbon trong dầu, cặn này sẽ

bám lên bề mặt xúc tác làm giảm hoạt mất hoạt tính xúc tác. Hàm lượng muối ăn trong

dầu thải. Trong quá trình chiên thực phẩm, người ta thường ướp muối ăn, nên trong dầu

ăn thải có chứa một lượng muối nhất định. Lượng muối này ảnh hưởng đến quá trình

tổng hợp biodiesel nên cần được xác định.

 Chỉ số axít

Chỉ số axít (AV) được định nghĩa là số miligam KOH cần thiết để trung hòa hết

tất cả các axít béo tự do chứa trong 1 gam mẫu. Chỉ số AV của dầu thực vật không cố

định, dầu càng biến chất thì AV càng cao. Đây là chỉ số rất quan trọng đối với dầu sử

dụng làm nguyên liệu sản xuất biodiesel. Chỉ số AV càng cao tức là lượng axít béo trong

dầu càng nhiều, nếu dùng trực tiếp tổng hợp biodiesel sẽ gây phản ứng xà phòng hóa,

làm giảm hiệu suất phản ứng.

 Tỷ trọng của dầu thải

Tỷ trọng là một đại lượng đặc trưng cho độ nặng nhẹ của dầu, được đo bằng khối

lượng trên một đơn vị thể tích nguyên liệu.

 Độ nhớt

Độ nhớt là một đại lượng vật lý đặc trưng cho trở lực do ma sát nội tại sinh ra giữa

các phân tử khi chúng có sự chuyển động trượt lên nhau. Vì vậy, độ nhớt có liên quan

đến khả năng thực hiện các quá trình bơm, vận chuyển chất lỏng trong các hệ đường

ống. Độ nhớt động học được xác định theo phương pháp ASTM DP445 (TCVN3171-

1995).

1.2.2. Mỡ động vật

Biodiesel ngày nay chủ yếu được sản xuất tử dầu thực vật. Tuy nhiên, nguồn mỡ

động vật từ các ngành công nghiệp thực phẩm là nguồn rất thừa thải. Một số, loại mỡ

có được sử dụng làm thức ăn gia súc nhưng không được khuyến khích bởi vì có khả

năng gây bệnh, cho nên cần phải tiêu hủy hoặc là tại sử dụng cho mục đích khác đối với

loại mỡ động vật. Vì vậy, các loại mỡ của động vật thải ra từ các lò giết mổ và các dây

Nghiên cứu khoa học

chuyền sản xuất thịt nên được tận dụng để sản xuất Biodiesel, đây là hướng giải quyết

không làm gây hại và nguy hiểm cho sức khỏe con người và động vật.

Mỡ động vật được sử dụng cho sản xuất Biodiesel chủ yếu từ nguồn:

- Mỡ gia súc từ các lò giết mổ và các quy trình sản xuất có thịt.

- Mỡ cá từ các quy trình chế biến thủy hải sản.

Theo tổ chức FAO thì sản lượng cá thế giới năm 2006 là 141.6 triệu tấn, và khoản

50% nguồn nguyên liệu cá này trở thành phế phẩm, và lượng dầu trong này chiếm

khoảng 40-65% .

Mặt khác, hầu hết các kỹ thuật được biết đến sử dụng cho xử lý phế phẩm từ ngành

công nghiệp thịt thủy hải sản thì không có lợi về kinh tế, việc chôn lấp và thải nước thải

ra sông hồ thì không được khuyến khích sử dụng vì làm ô nhiễm môi trường. Cho nên

gần đây người ta đang quan tâm đến các phương pháp để sản xuất Biodiesel từ nguồn

nguyên liệu phế phẩm của động vật.

Việt Nam là quốc gia xuất khẩu cá basa mạnh trên thế giới. Năm 2007 sản lượng

cá đạt trên 800.000 tấn/năm tương ứng với lượng mỡ cá khoản 300.000 tấn/năm. Trong

thời gian qua đã có nhiều cơ sở sản xuất Biodiesel từ mỡ cá basa. Tuy nhiên, chưa có

những nghiên cứu khoa học sâu về vấn đề này cũng như quy trình công nghệ chưa

nghiêm ngặt, dẫn đến sản phẩm này chưa tinh khiết và không tuân thủ tiêu chuẩn quốc

tế, gây hậu quả khi đưa vào sử dụng thực tế.điều này dẫn đến một số nhận định sai lầm

cho rằng Biodiesel Từ mỡ cá basa không thể pha trộn làm nhiên liệu thay thế cho động

cơ diesel.

Mỡ của các gia súc lấy thịt như lợn, bò, cừu,... từ các lò giết mổ, các quy trình sản

xuất thải ra được đun nóng để thu được mỡ dạng lỏng. Mỡ gia súc thải ra (chủ yếu từ da

và thịt) được thu gom từ các quầy thịt và tiến hành tách béo bằng cách đun nóng ở 1100C

để tách ẩm và làm cho chất béo chảy ra, tách khỏi pha rắn, hỗn hợp cũng được đem đi

ép để thu hồi toàn bộ chất béo dạng lỏng. Quá trình này được gọi là thắng mỡ.

Sau khi tách chất béo dạng lỏng ra khỏi nguyên liệu thô thì mỡ động vật được dùng

đem đi xử lý sơ bộ cho phù hợp với các yêu cầu của phản ứng chuyển hóa lipid thành

Biodiesel.

Nghiên cứu khoa học

 Thành phần hóa học

Thành phần hóa học chính cũa mỡ động vật cũng chính là các triglyceride. Khoảng

50% các axit béo trong mỡ là axit béo no. Chỉ số axit của các loại mỡ động vật thường

lớn hơn 1mg KOH/g. Ví dụ như mỡ có chỉ số axit lên đến 14.57 mg KOH/g.

Các loại triglyceride thường có hàm lượng axit béo chưa no cao. Nên chúng tồn

tại dạng lỏng ở nhiệt độ phòng. Việc sử dụng các nhiên liệu này thường bị hạn chế bởi

độ nhớt cao của nhiên liệu. Tuy nhiên, mỡ động vật thường chứa một hàm lượng lớn

các axit béo no. Nên ở nhiệt độ phòng, chúng tồn tại ở dạng rắn và không thể sử dụng

trực tiếp làm nhiên liệu trong động cơ diesel ở dạng nguyên thủy. Bởi vì một số trục trặc

gặp phải như cặn lắng hợp chất cacbon trong động cơ, động cơ hoạt động không ổn định

khi sử dụng lâu, làm bẩn dầu bôi trơn. Cho nên mỡ động vật thường phải qua biến đổi

trước khi được vào làm nhiên liệu.

Mặc dù các loại mỡ sau khi được tinh sạch thì hàm lượng axit béo tự do và hàm

lượng ẩm giảm đi. Nhưng axit béo tự do và nước với hàm lượng nhỏ cũng ảnh hưởng

đáng kể đến phản ứng chuyển hóa dầu mỡ thành Biodiesel. Cho đến nay, các nghiên

cứu sản xuất Biodiesel từ mỡ động vật thì ít và tốn nhiều chi phí. Nếu nguồn nguyên

liệu không sạch thì chỉ số axit của nguyên liệu sẽ cao, điều này là do các phản ứng thủy

phân với điều kiện của nước. Để sản xuất được Biodiesel từ mỡ động vật với quy mô

lớn, hàm lượng axit béo tự do của nguyên liệu thô nên được xem xét, bởi vì axit béo tự

do phản ứng với chất xúc tác khi chuyển vị este hóa hình thành nên xà phòng.

 Ưu điểm

Việc sử dụng các nguồn nguyên liệu phế phẩm để sản xuất Biodiesel có các ưu điểm

chính sau:

- Là nguồn nguyên liệu tái sinh, nguồn gốc từ các phụ phẩm của ngành công nghiệp

thịt – thủy sản.

- Không độc và có thể phân giải trong tự nhiên.

- Hàm lượng các hợp chất thơm thấp.

- Hàm lượng lưu huỳnh thấp. Do đó thân thiện với môi trường.

- Giá trị nhiệt cháy và chỉ số cetane cao hơn nhiên liệu Diesel.

- Nhiệt độ cháy cũng cao hơn Diesel, do đó ít có khả năng gây cháy nổ.

Nghiên cứu khoa học

- Mỡ có thể phối trộn với các nhiên liệu khác để thu được hỗn hợp có các tính chất

kỹ thuật phù hợp, nhờ đó mỡ có thể đưa vào làm nguồn nguyên liệu thô.

- Biodiesel từ mỡ động vật có thể sử dụng cho các động cơ Diesel đã được cải tiến.

 Nhược điểm

Một vài nhược điểm cần khắc phục của mỡ động vật khi sử dụng làm nhiên liệu là:

- Độ nhớt cao làm cho quá trình phun nhiên liệu trong động cơ không đều.

- Nhiệt độ đông đặc cao do chứa nhiều hydrocarbon bão hòa. Vì thế, chúng không

thích hợp để sử dụng ở dạng tinh khiết cho xe cộ khi thời tiết lạnh.

- Nhiệt độ cháy cao hơn so với diesel do độ bay hơi của các hợp chất trong mỡ cũng

như là các methyl este trong Biodiesel.

- Biodiesel từ mỡ động vật kém bền hơn nên dễ bị oxy hóa, do thiếu các chất chống

oxy hóa tự nhiên khi so sánh với Biodiesel từ thực vật.

1.3. Xúc tác

1.3.1. Xúc tác axit

Các axit như H2SO4, HCl,… là các xúc tác đồng thể cho độ chuyển hóa cao. Nhưng

phản ứng chỉ đạt độ chuyển hóa cao ở nhiệt độ trên 100 oC, thời gian phản ứng trên 6

giờ. Xúc tác axit dị thể cho quá trình này là zeolit USY- 292, nhựa trao đổi anion

Amberlyst A26, A27. Các xúc tác dị thể này có ưu điểm là dễ lọc tách, tinh chế sản

phẩm đơn giản, ít tiêu tốn năng lượng, nhưng ít được sử dụng do độ chuyển hóa thấp.

1.3.2. Xúc tác bazơ

Xúc tác bazơ đồng thể thường được sử dụng nhất vẫn là các bazơ mạnh như NaOH,

KOH, Na2CO3,… vì xúc tác này cho độ chuyển hóa rất cao, thời gian phản ứng ngắn (từ

1 - 1,5 giờ), nhưng yêu cầu không được có mặt của nước trong phản ứng, giảm hiệu suất

tạo biodiesel, gây khó khăn cho quá trình sản xuất công nghiệp. Quá trình tinh chế sản

phẩm khó khăn.

Để khắc phục tất cả các nhược điểm của xúc tác đồng thể, các nhà khoa học hiện

nay đang có xu hướng dị thể hóa xúc tác. Xúc tác dị thể thường được sử dụng là các hợp

chất của kim loại kiềm hay kim loại kiềm thổ mang trên chất mang rắn như:

NaOH/MgO, NaOH/-Al2O3, Na2SiO3/MgO, Na2SiO3/SiO2, Na2CO3/-Al2O3, KI/-

Al2O3. Các xúc tác này cũng có độ chuyển hóa khá cao (trên 90%), nhưng thời gian phản

Nghiên cứu khoa học

ứng kéo dài hơn nhiều so với xúc tác đồng thể. Hiện nay, các nhà khoa học vẫn đang

tiếp tục nghiên cứu thêm nhiều loại xúc tác khác nhằm mục đích nâng cao độ chuyển

hóa tạo biodiesel, có thể tái sử dụng nhiều lần, hạ giá thành sản phẩm.[3]

Cơ chế của phản ứng trao đổi este sử dụng xúc tác bazơ được mô tả như sau:

ROH + B ↔ RO- + BH+

Sau đó, gốc RO- tấn công vào nhóm cacbonyl của phân tử triglyxerit tạo thành hợp

chất trung gian:

Hợp chất trung gian này không bền, tiếp tục tạo một anion và một ankyl tương

ứng:

Cuối cùng là sự hoàn nguyên lại xúc tác theo phương trình:

Xúc tác B lại tiếp tục phản ứng với các diglyxerit và monoglyxerit giống như cơ

chế trên, cuối cùng tạo ra các alkyl este và glyxerin.

1.3.3. Ưu, nhược điểm của xúc tác đồng thể, dị thể

Ưu và nhược điểm của xúc tác đồng thể, dị thể được thể hiện dưới các bảng

sau đây. [3]

Nghiên cứu khoa học

Bảng 1.3: Các thông số về các đặc tính của xúc tác đồng thể, dị thể

Nhiệt độ Xúc tác Thời gian phản ứng Tỉ lệ dầu/ancol Độ chuyển hóa Công trình, năm

3 giờ 65 oC 12/1 94% Jharna Gupta, 2008 [18] Đá cẩm thạch đun nóng và (HAP)

MgSiO3 5 giờ 60 oC 5/1 80% Nguyễn Trung Sơn, 2010 [10]

NaOH 50 phút 50 oC 6/1 92.1% Lê.T.Thanh Hương, 2011[7]

CaO 2 giờ 60 oC 7/1 94% K.Fangnawakj, 2012 [22]

Bảng 1.4: Ưu, nhược điểm của xúc tác đồng thể, dị thể [7]

Xúc tác Ưu điểm

Nhược điểm - Tách rửa sản phẩm phức tạp.

- Dễ tạo sản phẩm phụ là xà - Độ chuyển hóa cao. phòng, gây khó khăn cho phản Đồng thể - Thời gian phản ứng nhanh. ứng tiếp theo.

- Gây ăn mòn thiết bị, ô nhiễm

môi trường.

- Giá thành rẻ do tái sử dụng và tái

sinh xúc tác. - Độ chuyển hóa thấp hơn. Dị thể - Tách lọc sản phẩm dễ hơn. - Thời gian phản ứng dài hơn.

- Hạn chế phản ứng xà phòng.

Từ các so sánh trên thấy rằng, dị thể hóa xúc tác tổng hợp diesel sinh học là phương

hướng đúng đắn trong tương lai.

1.3.4. Ưu, nhược điểm xúc tác CaO.[4]

 Ưu điểm

- Xúc tác chỉ cần nung lên là sử dụng được, không cần qua quá trình tổng hợp phức

tạp.

Nghiên cứu khoa học

- Hiệu suất thu hồi biodiesel cao.

- Giá thành rẻ do tái sử dụng và tái sinh được.

- Tách lọc sản phẩm dễ hơn và tránh phản ứng xà phòng hóa

- Tỷ lệ mol methanol/dầu, hàm lượng xúc tác cũng sử dụng ít hơn.

 Nhược điểm

- Độ chuyển hóa không cao so với xúc tác đồng thể.

- Thời gian phản ứng dài hơn

1.3.5. Ưu, nhược điểm xúc tác bentonic [9]

 Ưu điểm:

- Xúc tác chỉ cần nung lên là có thể sử dụng được, không qua quá trình tổng hợp

phức tạp.

- Có nhiều trong tự nhiên, dễ tìm, tái sử dụng và tái sinh được.

- Tách lọc sản phẩm dễ dàng.

- Hiệu suất thu hồi cao.

- Bentonit có tính trơ và bền về mặt hóa học nên có thể ăn được. Vì nó được ứng

dụng làm chất độn trong dược phẩm, thức ăn gia súc, mỹ phẩm,…

 Nhược điểm:

- Dễ kết dính lại với nhau, khó khăn trong việc khuấy trộn

1.4. Tổng quan quy trình tổng hợp biodiesel

1.4.1. Quy trình tổng hợp biodiesel

Trước tiên, ta chuẩn bị nguyên vật liệu, xúc tác cho quy trình tổng hợp biodiesel.

Sau đó, biodiesel được tạo thành tại bước tổng hợp biodiesel. Sản phẩm sau khi tạo

thành sẽ mang đi đánh giá và so sánh sản phẩm với diesel. Và cuối cùng, mở rộng áp

dụng và chạy thử quy trình sản xuất biodiesel.

Nghiên cứu khoa học

Quy trình tổng hợp Biodiesel được thể hiện như sơ đồ khối dưới đây:

Chuẩn bị nguyên vật liệu, xúc tác Tổng hợp Biodiesel Đánh giá sản phẩm So sánh sản phẩm với Diesel Mở rộng áp dụng chạy thử nghiệm

Hình 1.1: Quy trình tổng hợp Biodiesel

Quy trình tổng hợp trải qua 5 giai đoạn

- Giai đoạn 1: Chuẩn bị nguyên liệu gồm dầu ăn đã qua xử lý, xúc tác được nung từ vỏ

trứng gà ở 950 oC, methanol.

- Giai đoạn 2: Tổng hợp biodiesel là thực hiện quá trình transester hóa bằng cách lắp

hệ thống sinh hàn hồi lưu và nhiệt kế để theo dõi.

- Giai đoạn 3: Đánh giá sản phẩm bằng phương pháp phổ hấp thụ hồng ngoại IR và

phương pháp sắc ký khối phổ GC – MS.

- Giai đoạn 4: So sánh sản phẩm biodiesel với diesel truyền thống để biết được các tính

chất của biodiesel có đạt chất lượng tốt hơn so với diesel hay không.

- Giai đoạn 5: Mở rộng áp dụng chạy thử nghiệm để xem mức độ phù hợp với động cơ

như thế nào từ đó chúng ta sẽ có những cải thiện trong quá trình tổng hợp.

1.4.2. Tổng hợp biodiesel theo phương pháp trao đổi este

Cơ sở hóa học:[4]

Nghiên cứu khoa học

Xảy ra theo phản ứng: Thực chất quá trình chuyển hóa này gồm một loạt các phản

ứng thuận nghịch nối tiếp nhau:

Triglyxerit + ROH ↔ diglyxerit + R1COOR

Diglyxerit + ROH ↔ monoglyxerit + R2COOR

Monoglyxerit + ROH ↔ glyxerin + R3COOR

1.5. Một số công trình nghiên cứu, tổng hợp biodiesel

 Trên thế giới.

Năm 2012, nhóm nghiên cứu K.Faungnawakij đã công bố một nghiên cứu về tổng

hợp biodiesel từ nguồn nguyên liệu là dầu cọ với xúc CaO được nung từ vỏ trứng gà.

Kết quả cho thấy, hiệu suất của sản phẩm đạt được là 94.1% với thời gian phản ứng là

2 giờ, nhiệt độ 60 oC, tỷ lệ methanol so với dầu là 7:1, hàm lượng xúc tác là 7%.[22]

Năm 2014, nhóm nghiên cứu của Guanyi Chen đã công bố một nghiên cứu về tổng

hợp biodiesel từ nguồn nguyên liệu là dầu cây họ cọ với xúc tác là CaO được nung từ

vỏ trứng đà điểu châu phi. Kết quả cho thấy, hiệu suất của sản phẩm đạt được là 92.7%,

với thời gian phản ứng là 1 giờ, tỷ lệ methanol so với dầu là 9:1, hàm lượng xúc tác là

8%.[26]

Năm 2015, nhóm nghiên cứu Yogesh C. Sharma đã công bố một nghiên cứu về

tổng hợp biodiesel từ nguồn nguyên liệu là dầu Jatropha. Hiệu suất thu được là 96.97%

với xúc tác CaO (1%) được nung từ vỏ trứng gà và tỷ lệ methanol so với dầu là 9:1.[12]

Tháng 5 năm 2017, Jharna Gupta và Madhu Agarwal, đã sử dụng cẩm thạch đun

nóng và hydroxyapatite (HAP) làm chất xúc tác bazơ không đồng nhất để nghiên cứu

tổng hợp biodiesel. Kết quả thí nghiệm cho thấy sản lượng biodiesel đã được tăng từ

91% lên 94% với điều kiện phản ứng ở nhiệt độ 65 oC trong 3 giờ, tỷ lệ methanol so với

dầu là 12:1 và tỷ trọng chất xúc tác là 4% trọng lượng.[18]

 Trong nước:

Tình hình nghiên cứu tổng hợp B.O sử dụng các nguồn nguyên liệu và xúc tác

khác nhau được thể hiện chi tiết trong bảng dưới đây.

Nghiên cứu khoa học

Bảng 1.5: Một số công trình nghiên cứu tổng hợp Biodiesel trong nước

Hiệu Nguyên Tên đề tài nghiên cứu suất Năm Xúc tác Cồn Tỉ lệ liệu (%)

Nghiên cứu tổng hợp Biodiesel 2007 KOH Methanol 2/10 92 từ mỡ cá basa [6] Mỡ cá basa

2008 Nghiên cứu tổng hợp Biodiesel KOH Ethanol 3/1 97 Mỡ cá basa từ mỡ cá basa [3]

[10]

Nghiên cứu tổng hợp Biodiesel Dầu ăn từ dầu ăn phế thải trên xúc tác 2010 MgSiO3 Methanol 5/1 80 phế thải dị thể MgSiO3

[11]

Điều chế Biodiesel từ mỡ cá tra KOH /- với xúc tác Bazo rắn KOH/- 2011 Methanol 8/1 93 Mỡ cá tra Al2O3 Al2O3

Nghiên cứu tổng hợp

Mỡ cá Biodiesel bằng phản ứng thủy

2011 KOH Methanol 6/1 93 basa phân mỡ cá da trơn ở Đồng

Bằng Sông Cửu Long [2]

Nghiên cứu các yếu tố ảnh

hưởng đến quá trình tổng hợp 2013 CaO Methanol 5/1 84 biodiesel từ dầu ăn phế thải Dầu ăn phế thải

trên hệ xúc tác CaO [7]

Nghiên cứu khoa học

CHƯƠNG 2.

XÂY DỰNG QUY TRÌNH THỰC NGHIỆM

2.1. Phương tiện nghiên cứu

2.1.1. Nguyên liệu

- Nguyên liệu để tổng hợp biodiesel là dầu ăn phế thải thu mua từ các nhà hàng,

quán ăn ở thành phố Vũng Tàu.

- Chất xúc tác CaO được nung từ vỏ trứng gia cầm, vỏ sò, xương heo, san hô…

phế thải được thu mua từ các nhà hàng, quán ăn ở thành phố Vũng Tàu.

- Rượu methanol, ethanol.

2.1.2. Hóa chất

Trong đề tài này, sử dụng các loại hóa chất chính được thể hiện trong bảng 2.1

dưới đây.

Bảng 2.1: Hóa chất cần sử dụng

STT Tên hóa chất Mục đích sử dụng

Methanol 95% Phản ứng tổng hợp B.O 1

Etyl Acetate 95% 2

Hexan 95% 3

Tách chiết sản phẩm Petroleum ether 60-90 4

Clorofom 95% 5

Aceton công nghiệp Về sinh dụng cụ 6

Tất cả các loại hóa chất chính được liệt kê trong bảng 2.1 đều có nguồn gốc xuất

xứ từ Trung Quốc.

2.1.3. Dụng cụ-thiết bị

a. Dụng cụ

Tất cả các loại dụng cụ sử dụng được liệt kê chi tiết trong bảng 2.2 dưới đây.

Nghiên cứu khoa học

Bảng 2.2: Danh sách dụng cụ cần sử dụng

STT Tên dụng cụ Số lượng

Bình cầu 29/32 500ml 4 1

Sinh hàn ruột gà 29/32 2 2

Nhiệt kế 150oC 3 3

Bình cầu 2 cổ 250 ml 2 4

Bình cầu 2 cổ 500ml 2 5

Beaker 50ml 4 6

Beaker 100ml 4 7

Beaker 250ml 2 8

Erlen 250ml 4 9

Bóp cao su 2 10

Ống nhỏ giọt 3 11

Pipet 5ml 1 12

Phễu thủy tinh 75 ml 2 13

Phễu chiết 250ml 2 14

Phễu chiết 100ml 2 15

Nút cao su nhỏ 2 16

Nút cao su lớn

1

17 Đũa thủy tinh

2

18 Bộ chén nung

4

19 Bộ cối sứ

1

20 b. Thiết bị

Các thiết bị chính sử dụng được thể hiện trong bảng 2.3 dưới đây.

Bảng 2.3: Danh sách thiết bị cần sử dụng

STT 1 2 3 4 5 Tên thiết bị Máy khuấy từ gia nhiệt Máy cô quay chân không Cân định lượng Tủ sấy Máy hút chân không

Nghiên cứu khoa học

2.2. Đánh giá chất lượng nguyên liệu

2.2.1. Thành phần dầu ăn thải [23]

Trong dầu ăn thải, thành phần chính là các tryglyxerit chiếm 95% khối lượng trong

dầu, 5% còn lại là các acid béo tự do và một phần nhỏ các tạp chất khác. Trong 5% acid

béo đó có chứa rất nhiều các loại acid được thể hiện trong bảng 2.4 dưới đây.

Bảng 2.4: Thành phần acid béo trong dầu ăn thải

STT Tên acid Công thức Phần trăm

1 Caprylic acid C8:0 0.036

2 Myristic acid C14:0 0.066

3 Pentadecanoic acid C15:0 0.009

4 Palmitic acid C16:0 14.240

5 Heptadecanoic acid C17:0 0.085

6 Stearic acid C18:0 6.585

7 Palmitoleic acid C16:1 0.796

8 cis-10-Heptadeconic acid C17:1 0.038

9 Oleic acid C18:1 37.279

10 cis-11-Eicosenoic acid 20:1 0.230

11 Linoleic acid 18:2 35.00

12 Alpha-linolenic acid 18:3 0.086

13 Gamma-linolenic acid 18:3 0.238

14 Eicosadienoic acid 20:2 0.0

15 cis-11,14,17-Eicosatrienoic acid 20:3 0.086

16 Arachidonic acid 20:4 0.153

17 cis-130 ,16-Docosadienoic acid 22:2 0.202

2.2.2. Xử lý sơ bộ nguyên liệu

Nguyên liệu sau khi thua mua về chưa sử dụng để tổng hợp biodiesel ngay được,

do lẫn nhiều tạp chất cơ học, cặn cacbon, lượng axit béo tự do cao,… Để sử dụng được

Nghiên cứu khoa học

nguồn nguyên liệu phế thải này cần tiến hành tinh chế xử lý: lắng, lọc, tách axit béo tự

do, rửa và sấy dầu và xác định một số chỉ tiêu quan trọng.

 Lắng

Quá trình lắng dựa trên sự rơi tự do của các hạt phân tán có trong dầu dưới ảnh

hưởng của trọng lực. Do chỉ dựa vào quá trình rơi trọng lực nên quá trình lắng kéo dài.

Để tạo điều kiện cho quá trình lắng được nhanh thì ta nâng nhiệt độ để độ nhớt của

dầu giảm và ở nhiệt độ này các hạt có kích thước nhỏ sẽ kết tụ tạo ra các hạt có kích

thước lớn hơn nên dễ lắng hơn. Nhiệt độ lắng cặn tốt nhất là 50 oC và thời gian lắng 1,5

giờ.

 Lọc

Quá trình lọc dựa trên khả năng của các vật liệu xốp chỉ cho đi qua những phần tử

có kích thước nhất định. Trong phòng thí nghiệm dùng bông hoặc dùng vải để lọc vì dầu

mỡ có độ nhớt rất lớn nếu lọc bằng giấy lọc sẽ rất lâu.

 Tách axít béo tự do

Axít béo tự do có trong dầu là một trong những nguyên nhân làm cho dầu kém

phẩm chất, các axít béo tự do thường đóng vai trò là xúc tác cho các phản ứng oxy hóa

và phân ly dầu. Tuy nhiên trong quá trình tổng hợp biodiesel thì yêu cầu của dầu nguyên

liệu là phải có chỉ số axít nhỏ hơn 2.[7] Việc tách axit béo tự do trong dầu là cần thiết và

cần phải đảm bảo các điều kiện:

Tác nhân trung hòa phải nhanh chóng phản ứng với axit béo tự do, không tác dụng

với dầu trung tính. Hỗn hợp phân lớp nhanh và triệt để, dầu trung tính nhanh chóng tách

ra khỏi tạp chất. Không tạo thành hệ nhũ tương bền.

Tác nhân trung hòa thường dùng các loại kiềm như NaOH, KOH,…hoặc các loại

muối kiềm như Na2CO3. Mỗi tác nhân đều có ưu, nhược điểm riêng, nên cần phải lựa

chọn tác nhân phù hợp. Hiệu quả của quá trình trung hòa được đánh giá bằng chỉ số axít

của dầu sau khi trung hòa.

 Trung hòa bằng NaOH hay KOH.

Khi trung hòa bằng NaOH hay KOH ta có phản ứng:

RCOOH + NaOH → R-COONa + H2O

Nghiên cứu khoa học

Phản ứng này làm tổn hao dầu mỡ, nên trong quá trình trung hòa dầu, mỡ bằng

kiềm thì nhiệt độ, nồng độ của dung dịch kiềm phải thích hợp với chỉ số acid của dầu

mỡ nhằm tránh tình trạng kiềm dư quá nhiều.

Để tiến hành trung hòa trước hết phải xác định chỉ số axít của dầu, từ đó chọn nồng

độ dung dịch kiềm thích hợp và tính được lượng kiềm vừa đủ để tác dụng với lượng axít

béo tự do có trong dầu thải. Do dầu ăn phế thải đã qua sử dụng có chỉ số axit là 1,139 <

5 nên chúng ta sử dụng lượng kiềm loảng trong khoảng 40g NaOH/ lít. Quá trình trung

hòa được tiến hành như sau: Cho dung dịch kiềm vào bằng cách phun đều trên bề mặt

của dầu, vừa phun vừa khấy trộn để tạo điều kiện kiềm phân tán trong dầu làm cho quá

trình tạo cặn xà phòng dễ dàng hơn. Sau khi cho hết kiềm, ta bổ sung thêm vào hỗn hợp

dung dịch muối ăn 4% để tạo điều kiện cho cặn xà phòng lắng nhanh. Để lắng trong 6

giờ, cặn xà phòng lắng xuống và dầu sẽ nổi lên, ta tiến hành tách chiết lấy dầu.

 Rửa và sấy dầu

Sau khi trung hòa, ta tiến hành rửa lại bằng nước nóng 70 oC nhằm loại bỏ hoàn

toàn xà phòng và kiềm dư còn lại. Thử nước rửa bằng giấy quỳ, rửa cho đến khi nước

rửa trong và trung tính. Sau khi rửa, lắng và tách nước xong, trong dầu vẫn còn một ít

nước dưới dạng hạt phân tán nhỏ, do đó cần phải sấy để tách nước. Có thể sấy ở chân

không hoặc áp suất thường. Sấy dầu trong chân không sẽ cho chất lượng dầu cao hơn vì

tránh dầu bị phân hủy và oxy hóa.

Sau đó xác định lại chỉ số axít, chỉ số này nhỏ hơn hai là đạt yêu cầu.

- Chiết lấy phần dầu, rửa lại bằng nước vài lần.

- Sau đó đem dầu đi sấy ở 120 oC trong 1 giờ để đuổi hết nước và các chất - bay

hơi trong dầu, dùng muối hút ẩm để hút nước trong dầu.

- Xác định lại các tính chất kỹ thuật của dầu thải đã xử lý.

 Xử lý màu

Cho than hoạt tính thương mại vào dầu đã được xử lý những bước trên vào và

khuấy trong 3 giờ. Sau khi khuấy, để yên cho than lắng và tiến hành lọc và tách than.

Dầu nguyên liệu sau khi xử lý qua công đoạn này có màu vàng nhạt và tương đương

màu của dầu ăn thương mại đang bán trên thị trường.

Nghiên cứu khoa học

 Xử lý với Na2SO4 khan

Nhằm loại bỏ hoàn toàn nước sử dụng trong quá trình xử lý dầu chúng ta cần phải

xử lý công đoạn này. Bản chất của Na2SO4 là một chất háo nước, khi cho nguyên liệu

dầu vào, khuấy đều và để qua đêm cho Na2SO4 hút hết nước còn lẫn lại trong dầu. Sau

đó lọc sạch hoàn toàn phần rắn ra khỏi dầu nguyên liệu, khi đó ta có được nguyên liệu

đảm bảo chất lượng để tiến hành thực hiện phẩn ứng tổng hợp Biodiesel.

Hình 2.1: Dầu ăn thải trước và sau khi xử lí

Để kiểm tra dầu đã sạch chưa ta có thể dùng giấy đo pH để thử nước rửa và dựa

vào bảng màu của giấy pH để xác định hàm lượng kiềm dư còn lẫn trong nước rửa. Kiểm

tra cho đến khi nước rửa không làm đổi màu giấy pH thì chúng tỏ lượng kiềm dư có

trong mẫu dầu ăn thải đã được loại bỏ hoàn toàn.

Dầu ăn phế thải sau khi xử lý có màu vàng, trong suốt, chỉ số axit giảm xuống còn

0,488 có thể làm nguyên liệu để tiến hành phản ứng tổng hợp biodiesel.

2.2.3. Phân tích các tính chất của dầu thực vật. [2]

a. Xác định tỷ trọng của dầu thải bằng phương pháp dùng picnomet

Cách tiến hành:

Cân chính xác picnomet rỗng, khô và sạch. Đổ vào picnomet mẫu thử đã điều chỉnh

nhiệt độ thấp hơn 20 oC, chú ý không để có bọt khí. Giữ picnomet ở nhiệt độ 20 oC trong

khoảng 30 phút. Dùng giấy thấm để thấm hết chất lỏng thừa trên vạch mức, làm khô mặt

ngoài của picnomet, cân rồi tính khối lượng chất lỏng chứa trong picnomet. Tiếp theo

đổ mẫu thử đi, rửa sạch picnomet, làm khô sau đó xác định khối lượng nước cất chứa

Nghiên cứu khoa học

20 của mẫu cần xác định.

trong picnomet ở nhiệt độ 20 oC như làm với mẫu thử. Tỷ số giữa khối lượng mẫu thử

và khối lượng nước cất thu được là tỷ trọng 𝑑20

b. Xác định độ nhớt (ASTM D445)

Cách tiến hành:

Sử dụng nhớt kế có khoảng đo từ 22 đến 100 cSt (nhớt kế thuận). Nhớt kế phải

khô và sạch, có miền làm việc bao trùm độ nhớt của dầu cần xác định, thời gian chảy

không hơn 200 giây. Chuẩn bị đồng hồ bấm giây và lắp dụng cụ.

Nạp 7 ml mẫu vào nhớt kế bằng cách hút hoặc đẩy để đưa mẫu đến vị trí cao hơn

vạch đo thời gian đầu tiên khoảng 5 mm trong nhánh mao quản của nhớt kế. Khi mẫu

chảy tự do, đo thời gian chảy bằng giây từ vạch thứ nhất đến vạch thứ hai. Gia nhiệt

mẫu ở 40 oC trong 15 phút.

Tính độ nhớt động học:

υ = C.t

Trong đó: υ: độ nhớt động học (cSt hoặc mm2/s)

C: hằng số của nhớt kế (C=0,1 cSt/s)

t: thời gian chảy (s).

c. Xác định chỉ số xà phòng (TCVN 6126 - 1996)

Cách tiến hành:

Cân khoảng 2 gam mẫu dầu cho vào bình nón 250 ml. Dùng pipet lấy 25 ml dung

dịch KOH 0,1 N trong etanol cho vào bình nón chứa mẫu thử. Tiếp tục cho vào đó một

ít chất trợ sôi. Nối bộ sinh hàn với dụng cụ đun nóng và đun sôi từ từ, khuấy nhẹ trong

thời gian 1-2 giờ. Sau khi đun nóng để hỗn hợp về nhiệt độ phòng. Sau đó cho thêm vào

bình nón 3-5 giọt phenolphtalein và chuẩn độ với dung dịch HCl 0,1 N đến khi màu

hồng của chất chỉ thị biến mất. Tiến hành chuẩn độ với dung môi trắng (khi không cho

dầu thải vào) với các bước như trên.

Tính toán kết quả:

Chỉ số xà phòng được xác định theo công thức:

𝐼𝑠 = (𝑉0 − 𝑉𝑙). 𝐶. 56,1 𝑚

Trong đó:

- Vo: thể tích dung dịch chuẩn HCl đã sử dụng cho mẫu trắng, ml.

Nghiên cứu khoa học

- V1: thể tích dung dịch chuẩn HCl đã chuẩn mẫu thử, ml.

- C: nồng độ chính xác của dung dịch HCl, mol/l.

- m: khối lượng mẫu, g.

d. Xác định chỉ số iốt (TCVN 6122 – 1996)

Cách tiến hành:

Đặt mẫu thử vào bình dung tích 500 ml. Cho thêm 20 ml dung môi để hòa tan mỡ.

Thêm chính xác 25 ml thuốc thử Wijs, đậy nắp và lắc mạnh, đặt bình trong bóng tối.

Tương tự chuẩn bị một mẫu thử trắng với dung môi và thuốc thử nhưng không có mẫu

thử, để bình trong bóng tối 1 giờ. Đến cuối thời điểm, cho thêm 20 ml KI và 150 ml

nước vào mỗi bình. Chuẩn độ bằng dung dịch Na2S2O3 chuẩn cho đến khi gần mất hết

màu vàng của iốt. Thêm một vài giọt dung dịch hồ tinh bột và chuẩn độ cho đến khi lắc

mạnh bình thì màu xanh biến mất.

Tính kết quả: Chỉ số iốt được xác định theo công thức sau:

𝐼𝑑 = 12,69. 𝐶(𝑉1 − 𝑉2) 𝑚

Trong đó:

- C: nồng độ chính xác của dung dịch Na2S2O3 chuẩn đã sử dụng.

- V1: thể tích dung dịch Na2S2O3 chuẩn đã sử dụng cho mẫu trắng, ml.

- V2: thể tích dung dịch Na2S2O3 chuẩn đã sử dụng cho mẫu thử, ml.

- m: Khối lượng mẫu thử, g.

e. Xác định hàm lượng cặn rắn (ASTM – D2709)

Cách tiến hành:

Cân một khối lượng mẫu xác định đặt trong một lò nung kim loại và nung để phân

hủy hết phần cất. Phần cặn còn lại sau khi nung, được làm nguội và đem cân lại. Hàm

lượng cặn là phần trăm lượng cặn so với khối lượng mẫu ban đầu.

- Tính toán:

. 100% 𝐶𝑅 = 𝐴 𝑊

Trong đó:

- A: khối lượng cặn cacbon, g.

- W: khối lượng mẫu, g.

- CR: hàm lượng cặn rắn, %.

Nghiên cứu khoa học

f. Xác định hàm lượng nước (TCVN 2631-78)

Cách tiến hành:

Lấy 100ml hoặc 100 gam mẫu với độ chính xác 0,1% cho vào bình cầu. Thêm vào

đó 100ml dung môi xylen. Lắp bình cầu chứa mẫu vào hệ thống chưng cất và tiến hành

chưng cất. Bật bộ phận đun, tăng nhiệt độ và sau đó điều chỉnh tốc độ sôi phần cất ngưng

tụ chảy xuống ống hứng với tốc độ 2 ÷ 3 giọt/ giây. Tiến hành thí nghiệm cho đến khi

lượng nước trong ống hứng không thay đổi trong 5 phút.

Tắt bếp, để hệ thống nguội đến nhiệt độ phòng. Đọc chính xác thể tích nước trong

ống hứng.

Thực hiện với 3 mẫu để lấy giá trị trung bình.

- Công thức tính:

%V = . 100% Vnước Vmẫu

g. Xác định chỉ số axít (TCVN 6127 – 2007)

Cách tiến hành:

Trong bình tam giác 250 ml, cân chính xác khoảng 5 gam mẫu, thêm vào đó 50 ml

hỗn hợp dietylete trong methanol (tỉ lệ 1:1), cho thêm 3 - 4 giọt phenolphthalein. Lắc

tròn đều và nhẹ nhàng để làm tan chất béo rồi chuẩn độ nhanh bằng buret với KOH 0,1

N cho đến khi có màu hồng nhạt (bền trong 30 giây).

Công thức tính:

Chỉ số axit = 5,61. V m

Trong đó:

- 5,61: số mg KOH tương ứng với 1ml KOH 0.1N, mg.

- V: số ml KOH 0.1N đã dùng để chuẩn độ, ml.

- m: trọng lượng dầu đã cân, g.

2.2.4. Lựa chọn nguồn nguyên liệu CaCO3 trong tự nhiên

Trong tự nhiên có rất nhiều các nguồn phế phẩm có chứa hàm lượng CaCO3 rất

cao như các loại vỏ của gia cầm, vỏ của các loài động vật hai mảnh (nghêu, sò, ốc), đặc

biệt là các rạn san hô cũng có chứa CaCO3 rất cao và một nguồn phế phẩm khác nữa là

xương của các loài động vật. Tất cả các nguồn phế phẩm trên đều có hàm lượng CaCO3

Nghiên cứu khoa học

rất cao, đây là chất rất quan trọng trong việc lựa chọn nguồn nguyên liệu để điều chế

xúc tác CaO.

Dưới đây là hình ảnh chi tiết của các phẩm được lựa chọn để tiến hành khảo sát và

điều chế xúc tác CaO.

Hình 2.2 Các nguồn phế phẩm chứa CaCO3 trong tự nhiên

2.2.5. Bố trí thí nghiệm

Quá trình thực hiện phản ứng điều chế diesel sinh học được thực hiện bằng phản

ứng chuyển vị este để điều chế metyl este.

Nghiên cứu khoa học

Hình 2.3: Hệ thống tiến hành phản ứng

- Tiến hành phản ứng:

Lắp sơ đồ phản ứng như hình. Bình cầu có một cổ lắp nhiệt kế theo dõi nhiệt độ,

một cổ lắp ống sinh hàn để methanol bay hơi lên ngưng tụ trở lại thiết bị phản ứng và

một cổ để nạp nguyên liệu.

Trước hết, cân đong xúc tác và methanol chính xác theo tỷ lệ đã hoạch định rồi

cho vào bình cầu ba cổ.

Sau đó lắp nhiệt kế và ống sinh hàn vào. Về phần nguyên liệu đã được cân chính

xác thì cho vào phễu chiết rồi lắp vào cổ thứ ba. Sau đó cho thêm một ít cồn vào phễu

chiết. Cho nước chạy qua ống sinh hàn sau đó tiến hành gia nhiệt. Bắt đầu gia nhiệt và

khuấy cho đến khi nhiệt độ trong bình cầu đạt đến nhiệt độ tối ưu cho quá trình phản

ứng.

Nghiên cứu khoa học

Sau khi đạt đến nhiệt độ tối ưu thì bắt đầu nhỏ giọt nguyên liệu từ phễu chiết được

lắp ở cổ thứ ba vào. Chú ý, nguyên liệu phải được nhỏ từ từ sau cho thời gian nhỏ giọt

vào khoảng 1.5 - 2 giờ nhằm tăng khả năng tiếp xúc pha giữa tất cả các chất có trong

bình cầu.

2.2.6. Quy trình phân tách sản phẩm

Hỗn hợp dung dịch sau khi phản ứng được lọc để loại bỏ xúc tác CaO. Sau khi lọc,

tiến hành cho vào máy cô quay chân không để loại bỏ dung môi đó là cồn công nghiệp

(methanol). Dung dịch sau khi cô quay chân không được cho vào phễu chiết, lúc này

hỗn hợp dung dịch trong phễu sẽ chia làm hai pha rõ rệt - Pha nhẹ gồm chủ yếu là các

metyl este có tỷ trọng thấp hơn (d= 0,895 – 0,9) ở trên, phần này có lẫn một ít dầu dư,

methanol dư.

- Pha nặng chứa chủ yếu là glyxerin và các chất khác như methanol dư, xà phòng

có tỷ trọng lớn hơn (dglyxerol = 1,261).

Chiết phần glyxerin ở dưới còn phần metyl este đưa đi xử lý tiếp. Có rất nhiều yếu

tố ảnh hưởng tới quá trình phân tách pha như: lượng methanol, hiệu suất phản ứng,…

 Tinh chế biodiesel thu được:

Pha Metyl este đã được loại bỏ Glyxerin tiếp tục được mang đi xử lý ở những bước

tiếp theo. Hòa tan mẫu thu được bằng dung dịch Etyl Acetate 95% do chất này có thể

hòa tan được BDF nhưng không hòa tan với glyxerin nên glyxerin còn lẫn lại trong sản

phẩm sẽ được tách sạch hơn.

Tiếp theo mẫu sẽ được mang đi cô quay lần hai để tách dung môi etyl acetate. Chú

ý trong quá trình tách chiết phải trán dụng cụ bằng etyl acetate nhằm hòa tan hoàn toàn

sản phẩm bám trên thành bình nhằm thu được kết quả chính xác hơn.

Sau khi tách etyl acetate, dung dịch sẽ bị vẫn đục trở lại do một phần xúc tác CaO

tan trong nước có lẫn trong nguyên liệu hoặc trong dung môi MeOH khi gia nhiệt làm

cho sản phẩm của chúng ta vẫn đục. Với vấn đề này, chúng tôi đã sử dụng phương pháp

chạy cột sắc kí nhằm tinh chế sản phẩm một cách tối ưu nhất. Các chất còn lẫn như một

lượng nhỏ glyxerin, nguyên liệu dư,... sẽ được tách ra khỏi sản phẩm một cách triệt để.

Nhằm kiểm tra tính hiệu quả của việc sử dụng cột sắc kí, mẫu sản phẩm sau khi

chạy cột sẽ được kiểm tra bằng giấy sắc kí TLC bản mỏng. Nếu vết màu vàng hiện lên

Nghiên cứu khoa học

trên giấy sắc kí chỉ có mỗi vết của sản phẩm thì chứng tỏ phương pháp chạy cột sắc kí

này rất hiệu quả.

 Thu hồi glyxerin:

Glyxerin là sản phẩm phụ của phản ứng, nhưng chúng tạo thành với lượng lớn và

có giá trị kinh tế cao, nên việc thu hồi glyxerin là rất cần thiết.

Sau khi tách pha giàu glyxerin phía dưới còn lẫn ít methanol, xà phòng,… nên tiến

hành rửa bằng nước cất nóng ở 70 oC để tách xà phòng tạo thành trong quá trình phản

ứng và một lượng rất nhỏ methanol. Quá trình rửa khoảng 3 lần. Sau khi rửa, cho hỗn

hợp glyxerin có lẫn nước vào bình chưng và chưng ở 120 oC trong 30 phút để tách hoàn

toàn nước, ta thu được sản phẩm glyxerin tương đối tinh khiết.

 Thu hồi xúc tác:

Xúc tác sau khi phản ứng được tách ra để tiến hành phản ứng tái sử dụng. Sau khi

tái sử dụng nhiều lần, xúc tác mất hoạt tính và đem xử lý để tái sinh xúc tác.

Rửa xúc tác bằng cồn công nghiệp nhiều lần, sau đó hoạt hóa xúc tác lại ở nhiệt độ

950 oC trong 3 giờ. Sau khi hoạt hóa xong, xúc tác hoàn toàn đủ điều kiện để sử dụng

lại cho quá trình phản ứng tổng hợp Biodiesel.

2.2.7. Phương pháp kiểm tra hàm lượng CaCO3 [22]

Trong các nguồn phế phẩm được giới thiệu ở mục 2.2.4, thành phần chính trong

các nguồn phế phẩm là CaCO3 ngoài ra còn chứa các tạp chất khác. Để lựa chọn nguồn

nguyên liệu điều chế xúc tác, ta phải tìm ra phương pháp để kiểm tra hàm lượng CaCO3

có trong các mẫu nêu trên nhằm kiểm tra và chọn ra nguồn nguyên liệu chứa hàm lượng

CaCO3 cao nhất để khi nhiệt phân mẫu ta sẽ thu được xúc tác CaO có chất lượng tốt

nhất để sử dụng cho phản ứng tổng hợp Biodiesel.

Với vấn đề này, chúng tôi sẽ sử dụng phương pháp như sau: Cân m gam mẫu đã

được làm sạch bề mặt và nghiền nhỏ. Cho mẫu vào Beaker thủy tinh và thêm dung dịch

HCl 1M vào, khi đó hàm lượng CaCO3 trong mẫu sẽ phản ứng theo phương trình sau:

CaCO3 + HCl => CaCl2 + CO2 + H2O

Quan sát trong beaker không còn hiện tượng sủi bọt khí thì tiến hành lọc phần

không tan và mang đi sấy sau đó cân và thu được m1.

Hàm lượng CaCO3 có trong nguyên liệu được tình theo công thức:

M = . 100% m − m1 m

Nghiên cứu khoa học

Sử dụng phương pháp như trên, chúng tôi đã tiến hành kiểm tra hàm lượng CaCO3

cho các mẫu vỏ trứng gà, vỏ sò, san hô, xương heo, trứng đà điểu và thu được kết quả

trong bảng 2.5 dưới đây.

Bảng 2.5: Khảo sát hàm lượng CaCO3 trong mẫu phế phẩm.

Mẫu Hàm lượng CaCO3 (%)

Vỏ trứng gà 94

San hô 92

Vỏ sò 89

Trứng đà điểu 84

Xương động vật 70

Theo như kết quả khảo sát ở bảng trên, có thể thấy hàm lượng CaCO3 có trong vỏ

trứng gà là cao nhất (94%). Vì vậy chúng tôi tiến hành kiểm tra bằng nhiều phương pháp

khác nhau để có thể chắc chắn rằng vỏ trứng gà là nguồn phế phẩm phù hợp nhất để

điều chế xúc tác CaO.

2.2.8. Điều chế xúc tác CaO

• Nguyên liệu: Được khảo sát từ nhiều nguồn và cho ra hiệu suất khác nhau như

bảng 3.3 thì ta chọn nguyên liệu chính là vỏ trứng gà.

• Quy trình tổng hợp CaO từ vỏ trứng gia cầm như sau:

Hình 2.4: Quy trình tổng hợp CaO từ vỏ trứng gia cầm

Vỏ trứng được rửa sạch bằng nước để loại bỏ các chất bẩn bám trên vỏ. Sau đó sấy

khô hết nước và đem đi nung ở nhiệt độ khoảng 850 - 900 oC, với nhiệt độ này các dioxit

cacbon sẽ được loại bỏ theo phản ứng hóa học không thuận nghịch. Nung xong tiến hành

nghiền nát sản phẩm để thuận lợi cho quá trình phản ứng xảy ra hơn.

Nghiên cứu khoa học

a b

Hình 2.5: Vỏ trứng sau khi nung ở 950 oC (a) và CaO thương mại (b)

2.2.9. Đánh giá tính chất hóa lý của xúc tác

- Kiểm tra nhiệt phân hủy bằng TGA

- Kiểm tra kích thước bề mặt SEM

- Kiểm tra diện tích bề mặt BET

- Phương pháp quét phổ hồng ngoại IR

- Nhiễu xạ XRD

2.2.10. Thiết lập, mô tả quy trình thực nghiệm

a. Quy trình thực nghiệm

Quy trình thực nghiệm sản xuất bidiosel được mô tả như hình 2.6 dưới đây:

Hình 2.6: Quy trình thực nghiệm sản xuất

Nghiên cứu khoa học

 Mô tả sơ đồ

Xúc tác và cồn được trộn với nhau trong bình phản ứng, khuấy mạnh để chúng

phản ứng với nhau. Sau đó chất béo đã qua xử lý được cho vào và thực hiện quá trình

transester hóa bằng cách lắp hệ thống sinh hàn hồi lưu và nhiệt kế để theo dõi nhiệt độ,

đặt bình phản ứng trong nồi cách thủy, gia nhiệt và khuấy mạnh bằng mấy khuấy gia từ.

Nhiệt độ phản ứng và tốc độ khuấy được duy trì ổn định trong suốt quá trình phản ứng.

Phản ứng kết thúc, để nguội, lọc xúc tác bằng hệ thống lọc chân không. Sau đó cho

vào phễu chiết tách pha trong 4 giờ. Tại đây, sẽ phân làm 2 pha: pha trên là biodiesel,

pha dưới là glyxerin và cồn. Ta tách pha glyxerin và cồn ở phía dưới ra đem đi cô quay

chân không thu hồi lại cồn. Sau đó, tách pha B.O để chạy cột sắc kí nhằm loại bỏ những

tạp chất có trong sản phẩm và tách dung môi ra khỏi sản phẩm bằng máy cô quay chân

không, phải đảm bảo thời gian máy cô quay chạy đủ lâu để hút hoàn toàn dung môi

trong quá trình chạy cột sắc kí được loại bỏ hoàn toàn. Cuối cùng ta thu được mẫu B.O

chất lượng.

 Cơ chế phản ứng:

Giai đoạn 1

CaO + H2O = Ca(OH)2

CaO + H2O = Ca(CH3O)2 + 2H2O

CaO + 2CH3OH = Ca(CH3O)2 + H2O

Nghiên cứu khoa học

Giai đoạn 2

Giai đoạn đầu, một lượng nhỏ CaO phản ứng với nước trong không khí hoặc tác

chất tạo thành Ca(OH)2. Sau đó CaO và Ca(OH)2 phản ứng với methanol tạo thành

Ca(CH3O)2 có hoạt tính cao hơn và xúc tác cho phản ứng trao đổi este tạo thành glyxerin

và metyl este. Giai đoạn này phản ứng xảy ra chậm hiệu suất thấp. Khi glyxerin sinh ra

sẽ phản ứng với CaO hoặc Ca(CH3O)2 tạo thành Ca(C3H7O3)2. Giai đoạn tiếp theo,

Ca(C3H7O3)2 phản ứng với methanol tạo ra CH3O- đẩy nhanh phản ứng tạo thành metyl

Nghiên cứu khoa học

este và diglyxerin và được tái tạo sau phản ứng. Quá trình này được lặp lại cho đến khi

metyl este và glyxerin được tạo thành.

b. Quy trình theo dõi phản ứng và tinh chế sản phẩm

 Theo dõi phản ứng

Hỗn hợp sản phẩm sau khi phản ứng kết thúc được để nguội, lọc xúc tác CaO. Sau

đó loại bỏ dung môi methanol bằng cách sử dụng máy cô quay chân không, sau khi cô

quay thì cho vào phễu chiết rồi cho ethyl axetate vào để phân tách pha B.O và pha

glycerin trong 30 phút. Pha glycerin ở phía dưới (dglyxerol = 1,261), pha B.O ở phía trên

(d= 0,895 – 0,9), chiết lấy phần pha B.O đi cô quay chân không để loại bỏ ethyl axetate

ta thu được sản phẩm B.O. Sau đó sản phẩm B.O được chạy cột sắc kí với tỷ lệ dung

môi petroleum ether/ethyl axetate là 15/1 nhằm loại bỏ những tạp chất có trong sản phẩm

rồi tách dung môi ra khỏi sản phẩm bằng máy cô quay chân không.

Phản ứng tổng hợp biodiesel được theo dõi bằng giấy sắc kí bản mỏng (TLC) để

xác định rằng phản ứng xảy ra hoàn toàn. Phương pháp này được thực hiện với tỷ lệ

dung môi petroleum ether/ethyl axetate là 15/1, hấp phụ bằng iodine cho ra các vết màu

vàng hiện trên giấy sắc kí từ đó xác định được thời điểm mà nguyên liệu đã tham gia

phản ứng hết.

Chú thích: 1: Vết chấm nguyên liệu

2: Vết chấm nguyên liệu và sản phẩm

3: Vết chấm sản phẩm

4: Vết các axit béo tự do, tạp chất

5: Vết nguyên liệu

6: Vết sản phẩm B.O, Rf = 0,834

Hình 2.7: Mô phỏng theo dõi vết trên giấy sắc kí (TLC)

 Tinh chế sản phẩm bằng cột sắc kí

Sản phẩm sau khi phản ứng nếu như còn lẫn tạp chất và cũng có thể lẫn một phần

nhỏ nguyên liệu thì ta có thể sử dụng cột sắc kí để tách phần nguyên liệu dư ra khỏi sản

phẩm.

Nghiên cứu khoa học

Ta sử dụng silicagel kích thước hạt 200 - 400 mesh của Ấn Độ và hệ dung môi

tương đương như hệ sử dụng cho giấy sắc kí. Silicagel sẽ giữ phần nguyên liệu dư ở lại

cuối cùng, phần glyxerin còn lẫn trong sản phẩm sẽ được cho ra khỏi cột đầu tiên.

Điều quan trong nhất trong việc sử dụng cột sắc kí này là chúng ta phải sử dụng

giấy sắc kí để xác định điểm giao giữa glyxerin và sản phẩm ở lúc đầu khi cho cột chạy

và điểm giao giữa phần sản phẩm với nguyên liệu ở lúc sau. Khi đó ta sẽ tách được

glyxerin và phẩn nguyên liệu dư ra khỏi sản phẩm làm cho mẫu B.O có độ sạch rất cao.

2.2.11. Quy trình tái sử dụng xúc tác CaO trong tổng hợp biodiesel

Trong quy trình tái sử dụng xúc tác chúng chúng tôi đã tái sử dụng xúc tác 3 lần.

Cách lắp phản ứng như hình 2.3 và cách tiến hành phản ứng cũng tương tự như mục

2.2.5. Tuy nhiên, xúc tác được sử dụng ở đây là xúc tác ta đã cho phản ứng ở lần trước

đó. Ví dụ, lần 1 chúng chúng tôi tiến hành phản ứng và sử dụng xúc tác như đã hoạch

định, lần 2 chúng chúng tôi cũng tiến hành tương tự nhưng xúc tác chúng chúng tôi sử

dụng là xúc tác ở lần 1, lần 3 chúng chúng tôi tiến hành phản ứng thì sẽ sử dụng xúc tác

lần 2. Và lần 4 chúng chúng tôi sẽ sử dụng xúc tác lần 3. Từ đó, chúng chúng tôi sẽ cho

ra được sản phẩm và tính được hiệu suất của 3 lần tái sử dụng tác.

2.2.12. Phương pháp phân tích chất lượng sản phẩm biodiesel

- Phương pháp phổ hấp thụ hồng ngoại IR

- Phương pháp sắc ký khối phổ GC – MS

2.2.13. Phân tích các chỉ tiêu chất lượng của nhiên liệu biodiesel

Đánh giá chất lượng sản phẩm diesel sinh học theo tiêu chuẩn ASTM D6751 theo

các chỉ tiêu sau:

- Xác định tỷ trọng của dầu thải theo ASTM D1298.

- Độ nhớt động học theo ASTM D445.

- Xác định điểm chớp cháy cốc hở theo ASTM D92.

- Hàm lượng cặn carbon theo ASTM D4530.

- Xác định độ ăn mòn tấm đồng theo ASTM D130

Nghiên cứu khoa học

CHƯƠNG 3.

KẾT QUẢ VÀ BIỆN LUẬN

3.1. Khảo sát nguyên liệu và điều kiện để điều chế xúc tác

3.1.1. Tính chất hóa lý trước và sau xử lý

Bảng 3.1: Tính chất hóa lý của dầu ăn thải trước và sau khi xử lý

Chỉ tiêu Dầu ăn thải chưa xử lý Dầu ăn thải đã xử lý

Chỉ số axit 1,139 0,488

Chỉ số Iốt, gI2/100g 65,82 63,79

Độ nhớt động học 40 oC 33,8 33,7

Tỷ trọng g/cm3 0,91 0,88

Cặn Nhiều Không cặn

Màu sắc Vàng đen, hơi sẫm Vàng sáng

Từ bảng trên cho thấy việc sử dụng trực tiếp dầu ăn phế thải chưa qua xử lý làm

nguyên liệu tổng hợp biodiesel sẽ gặp khó khăn do chỉ số axit khá cao, còn lẫn nhiều

cặn vì thế quá trình phản ứng dễ gây phản ứng tạo xà phòng, kết khối phản ứng. Do đó

cần phải xử lý dầu trước khi đưa vào phản ứng tổng hợp biodiesel.

Sau khi qua quá trình xử lý như trình bày ở mục 2.2.2 ta có được kết quả các chỉ

tiêu của dầu ăn thải sau khi xử lý như trình bày ở bảng 3.1. Dầu ăn phế thải ban đầu có

màu vàng đen, hơi sẫm, chỉ số axit là 1,139, nhiều cặn. Sau khi xử lý thu được dầu có

màu vàng sáng, không còn cặn, chỉ số axit giảm xuống còn 0,488, các chỉ tiêu khác

không chênh lệch nhiều so với ban đầu. Như vậy dầu ăn thải đã đủ điều kiện để đem đi

làm nguyên liệu phản ứng tổng hợp biodiesel.

3.1.2. Khảo sát nhiệt độ nung cho vỏ trứng gà. [19]

Theo lý thuyết, CaCO3 phân hủy và tạo thành CaO ở nhiệt độ khoảng 750 oC, đó

là mốc nhiệt độ mà CaCO3 bắt đầu phân hủy, phân hủy mạnh ở nhiệt độ 850 oC và phân

hủy hoàn toàn ở 928 oC. Vì vậy chúng tôi quyết định chọn các mốc nhiệt độ là 750, 850,

900 và 950 oC để tiến hành nung vỏ trứng. Vỏ trứng sau khi nung có sự thay đổi về màu

sắc rất rõ và được thể hiện như hình 3.1 dưới đây.

Nghiên cứu khoa học

Hình 3.1: Vỏ trứng nung từ 750 – 950 oC hình 1,2,3,4

Theo hình 3.1 thì màu sắc của mẫu vỏ trứng sau khi nung ở các mốc nhiệt độ từ

750-950 oC có sự thay đổi về màu sắc rõ rệt.

Ở 750 và 850 oC, mẫu có màu xám đậm do CaCO3 chỉ mới phân hủy một phần,

các hạt có kích thước còn rất to và không thể nghiền thành dạng bột mịn. Tuy nhiên ở

mốc 850 oC, màu xám của mẫu đã nhạt đi do nhiệt độ nung cao hơn nên hàm lượng

CaCO3 bị nhiệt phân thành CaO nhiều hơn làm cho mẫu có màu xám nhạt.

Ở mốc 900 oC, mẫu có màu xám trắng và sau khi nghiền thì mẫu có độ mịn cao

hơn rất nhiều so với hai mốc nhiệt độ đầu tiên khảo sát.

Còn ở mốc 950 oC, mẫu có dạng bột mịn và có màu trắng sáng do CaCO3 trong

nguyên liệu nung đã phân hủy hoàn toàn thành CaO. Nếu xét về màu sắc và độ mịn thì

mẫu nung ở 950 oC tương đương so với mẫu CaO thương mại trên thị trường hiện nay.

Sau khi đánh giá các mốc nhiệt độ nung mẫu, chúng tôi nhận thấy rằng mốc nhiệt

độ nung vỏ trứng gà ở 950 oC cho ra mẫu xúc tác có độ màu sáng và độ mịn cao. Nhưng

cần phải kiểm tra các bước tiếp theo thì mới có thể chọn được điều kiện để nung xúc

tác.

3.1.3. Đánh giá chất lượng của xúc tác sau khi điều chế

Các mẫu xúc tác sau khi điều chế ở bốn mốc nhiệt độ nêu trên được tiến hành chạy

phản ứng mẫu để kiểm tra khả năng xúc tác cũng như hiệu suất thu hồi Biodisel. Điều

kiện chạy phản ứng mẫu dựa trên cơ sở của các công trình nghiên cứu về tổng hợp

Biodiesel bằng xúc tác dị thể trong và ngoài nước. Sau khi tham khảo các công trình

Nghiên cứu khoa học

nghiên cứu trước đó, chúng tôi đã chọn điều kiện phản ứng mẫu như sau:

- Tỉ lệ MeOH/nguyên liệu: 10/1

- Nhiệt độ phản ứng: 60 oC

- Thời gian phản ứng: 6 giờ

- Hàm lượng xúc tác: 10%

Kết quả sau khi chạy các phản ứng của các mẫu xúc tác theo nhiệt độ nung được

thể hiện trong bảng 3.2 dưới đây.

Bảng 3.2: Hiệu suất thu hồi B.O theo nhiệt độ nung vỏ trứng

STT

Mẫu xúc tác

Hiệu suất (%)

1 VT - 750

78

2 VT - 850

82

3 VT - 900

85

4 VT - 950

90

Theo như kết quả được thể hiện trong bảng trên, thì xúc tác VT - 950 (vỏ trứng

nung ở 950 oC) cho hiệu suất thu hồi Biodiesel là cao nhất (90%) chứng tỏ nhiệt độ nung

vỏ trứng ở 950 oC là phù hợp nhất để điều chế xúc tác CaO.

Để kiểm tra lại chất lượng của mẫu xúc tác vỏ trứng gà nung ở nhiệt độ 950 oC,

chúng tôi tiến hành nung các mẫu vỏ sò (VS - 950), san hô (SH - 950) và xương heo

(XH - 950) cùng ở mốc nhiệt độ là 950oC và cho tất cả bốn mẫu chạy phản ứng ở cùng

điều kiện đã hoạch định như trên và kết quả thu được thể hiện trong bảng dưới đây.

Bảng 3.3: Khảo sát khả năng xúc tác của các mẫu ở cùng điều kiện

STT

Hiệu suất (%)

Mẫu xúc tác

1 VT - 950

90

2 VS - 950

88

3 SH - 950

85

4 XH - 950

75

Nghiên cứu khoa học

Theo kết quả trong bảng thì mẫu xúc tác vỏ trứng gà vẫn cho được hiệu suất thu

hồi B.O cao nhất (90%) so với tất cả các mẫu xúc tác còn lại ở cùng một điều kiện nung,

từ đó cho thấy tính hiệu quả của việc sử dụng mẫu xúc tác này là hoàn toàn thuyết phục

so với các mẫu xúc tác còn lại.

Vì vậy, tối quyết định chọn vỏ trứng gà là nguồn phế phẩm để sử dụng điều chế

xúc tác và được nung ở 950 oC trong 3 giờ.

3.1.4. Kiểm tra các tính chất hóa lý của xúc tác bằng TGA, SEM, TEM, XRD, IR

a. TGA

Theo TLTK [13] Fabio Seigi Murakami et (2007). Physicochemical study of

CaCO3 from egg shells. Tecnol. Aliment, Campinas, 27, 658-662 mà chúng chúng tôi

tham khảo. Thí nghiệm TGA của vỏ trứng được đo trên máy METTLER ở nhiệt độ từ

25 đến 900 oC trong môi trường khí nitơ với tốc độ gia nhiệt là 5.00 °C/phút.

Theo như đường cong đo nhiệt độ TGA của mẫu CaCO3 công nghiệp tham khảo

như hình 3.2 cho thấy mẫu có độ ổn định nhiệt độ lên tới 600 oC với tổn thất khối lượng

nhỏ (m=1,8%). Sự phân hủy diễn ra nhanh ở phạm vi nhiệt độ từ 601 đến 770 oC với

m=41.7%. Điều này có thể lý giải do CaCO3 bị phân hủy tạo thành CaO và giải phóng

CO2.[13]

Hình 3.2: Đường cong TGA của CaCO3 công nghiệp tham khảo

Theo kết quả chụp TGA của vỏ trứng mà chúng chúng tôi đo được thì đường cong

TGA của mẫu vỏ trứng được thể hiện ở hình 3.3 cho thấy mẫu có độ ổn định nhiệt độ

Nghiên cứu khoa học

tới 530,60 oC với tổn thất khối lượng m= 3,75 %. Quá trình phân hủy diễn ra nhanh

ở khoảng nhiệt độ từ 531,06 đến 882,74 oC với độ tổn thất khối lượng m= 43,08 %.

Hình 3.3: Kết quả chụp TGA của vỏ trứng

Từ những phân tích trên cho thấy CaCO3 trong mẫu vỏ trứng có nhiệt độ phân hủy

thấp hơn khoảng 70 oC so với CaCO3 công nghiệp nhưng sự tổn thất về khối lượng của

CaCO3 trong vỏ trứng lại lớn hơn so với CaCO3 công nghiệp. Điều này chứng tỏ CaCO3

trong mẫu vỏ trứng phân hủy tốt hơn so với CaCO3 công nghiệp.

b. SEM

Hình ảnh chụp SEM của mẫu xúc tác vỏ trứng nung ở 950 oC dưới đây cho chúng

ta thấy được bề mặt, kích thước tương đối của các hạt cũng như mao quản bên trong của

mẫu

Hình 3.4: Ảnh SEM của mẫu xúc tác CaO được điều chế

Nghiên cứu khoa học

Dựa vào hình ảnh chụp SEM của mẫu vỏ trứng ở hình 3.4 ta có thể thấy kích thước

trung bình của các hạt trong mẫu vào khoảng 1.5 - 2µm và kích thước các lỗ xốp tuy

không đồng đều với nhau tuy nhiên không có sự chênh lệch về kích thước giữa các lỗ

quá lớn.

Đối với hình số 1 và hình 2, tương ứng với độ phóng đại là 50 và 500 lần. Qua hai

hình ảnh này ta quan sát được bề mặt của mẫu có các hạt nhỏ khá đồng đều với nhau

nhưng vẫn chưa phải là tuyệt đối.

Còn ở hình 3 và 4 với độ phóng đại tương ứng là 2500 và 5000 lần thì ta có thể

quan sát được kích thước hạt và lỗ xốp. Với kích thước hạt vào khoảng 1.5 - 2 µm và

kích thước lỗ vào khoảng 1 - 2 µm thì xúc tác CaO đã điều chế có kích thước tương tự

như kích thước của CaO thương mại.[14]

Với những kích thước này, xúc tác CaO có diện tích tiếp xúc pha giữa các tác chất

trong phản ứng là rất tốt và xúc tác nung từ vỏ trứng hoàn toàn có thể đáp ứng được vai

trò xúc tác trong phản ứng tổng hợp Biodiesel.

b. Diện tích bề mặt BET

Kết quả đo bề mặt của mẫu xúc tác nung từ vỏ trứng ở 950 oC có diện tích bề mặt

là 4.361 m2/g. Với diện tích bề mặt lớn hơn so với diện tích bề mặt của mẫu CaO thương

mại trên thị trường là 3.0022 m2/g,[24] thì mẫu xúc tác CaO nung từ vỏ trứng ở nhiệt độ

950 oC trong 3 giờ cho khả năng xúc tác rất tốt trong phản ứng tổng hợp Biodiesel.

c. Phương pháp quét phổ (IR)

Kết quả của phương pháp quét phổ hồng ngoại IR được thể hiện qua hình dưới đây.

Hình 3.5: Hình ảnh phổ IR của mẫu vỏ trứng nung

Nghiên cứu khoa học

Quan sát trên hình ta có thể thấy ở peak 3643.15 cm-1 đây là peak đặc trưng cho sự

xuất hiện của Ca(OH)2.[24] Có thể trong quá trình bảo quản mẫu, hơi nước trong không

khí tác dụng với CaO nên xuất hiện peak của Ca(OH)2 ở vị trí này.

Peak ở vị trí 1418.41, 1060.78 cm-1 là peak đặc trưng của CaCO3.[15],[25] Nguyên

nhân hình thành CaCO3 có thể một phần là do mẫu CaO bị vôi hóa, một phần cũng có

thể CaCO3 trong mẫu vỏ trứng chưa nhiệt phân hoàn toàn nên mới xuất hiện peak ở vị

trí này.

Tại peak 875.42 cm-1 xuất hiện peak đặc trưng của CaO do CaCO3 trong vỏ trứng

gà nhiệt phân tạo thành.[14],[15]

d. Nhiễu xạ XRD

Phổ XRD sau khi chụp của mẫu CaO điều chế từ vỏ trứng được thể hiện qua hình

CaO thương mại

dưới đây.

Hình 3.6: Phổ XRD tham khảo từ công trình nghiên cứu nước ngoài.[25]

Hình 3.7: Phổ XRD của mẫu xúc tác CaO nung từ vỏ trứng ở 950 oC

Theo như kết quả trên phổ XRD của mẫu vỏ trứng thì thành phần chủ yếu gồm có

CaO, Ca(OH)2 và CaCO3.

Nghiên cứu khoa học

Các peak đặc trưng của CaO lần lượt xuất hiện trên hình với kí hiệu là hình elip

chấm đỏ. Cụ thể peak xuất hiện ở vị trí: 28o, 32o, 38o, 54o, 63o, 64o.[25],[16]

Peak đặc trưng của Ca(OH)2 xuất hiện ở vị trí: 18o, 34o, 48o, 51o và được kí hiệu

bằng ô vuông màu xanh.[16],[25]

Ca(OH)2 xuất hiện là do trong môi trường bảo quản bị ẩm còn sự xuất hiện của

peak CaCO3 là do sự nhiệt phân chưa diễn ra hoàn toàn nhưng chỉ chiếm một phần rất

nhỏ.

Còn kí hiệu hình tam giác màu xanh xuất hiện ở vị trí 41o là peak đặc trưng của

CaCO3 trong phổ.

Qua kết quả của các nhóm chức xuất hiện trong phổ thì ta có thể thấy mẫu xúc tác

CaO nung từ vỏ trứng gà có độ sạch cao và thành phần chính chủ yếu đó là CaO.[14],[25]

3.2. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến phản ứng tổng hợp biodiesel

3.2.1. Khảo sát ảnh hưởng của phương pháp châm mẫu từng giai đoạn

Với phương pháp châm mẫu nguyên liệu theo từng giai đoạn thì khả năng tiếp xúc

pha giữa nguyên liệu và các tác chất có trong phản ứng như methanol và xúc tác sẽ cho

hiệu quả hơn rất nhiều, tăng khả năng và rút ngắn thời gian phản ứng. Sau khi tham khảo

các công trình nghiên cứu trước đó, chúng tôi đã chọn điều kiện phản ứng như sau: tỷ lệ

mol methanol/nguyên liệu là 10/1, hàm lượng xúc tác 10% nguyên liệu, nhiệt độ 60 oC

và tiến hành phản ứng theo quy trình sau: Đầu tiên ta cho xúc tác và MeOH vào bình

cầu ba cổ (một cổ lắp nhiệt kế theo dõi nhiệt độ, một cổ lắp ống sinh hàn để methanol

bay hơi lên ngưng tụ trở lại thiết bị phản ứng và một cổ để nạp nguyên liệu). Nguyên

liệu được cho vào phễu chiết và lắp vào cổ nạp nguyên liệu. Sau khi hỗn hợp trong bình

cầu đạt đến nhiệt độ theo yêu cầu ta tiến hành cho nguyên liệu vào bình cầu một cách từ

từ từng giọt (theo thời gian khảo sát). Theo dõi phản ứng bằng TLC để xác định độ

chuyển hóa của phản ứng. Kết quả khảo sát được thể hiện ở bảng 3.4.

Nghiên cứu khoa học

Bảng 3.4: Ảnh hưởng của phương pháp châm mẫu từng giai đoạn.

Thời gian châm mẫu Thời gian phản ứng Hiệu suất STT (phút) (giờ) (%)

1 30 6h30 80

2 60 6h10 81

3 90 5h40 84

4 120 5h00 87

Theo như số liệu trên bảng cho ta thấy khi tăng thời gian châm mẫu từ 30 phút lên

120 phút thì hiệu suất tăng từ 80% lên 87% và thời gian phản ứng giảm từ 6 giờ 30 phút

xuống còn 5 giờ. Tuy nhiên khi tăng thời gian châm mẫu thì hiệu suất phản ứng tăng

không đáng kể, nhưng thời gian phản ứng được rút ngắn. Vì thế chúng chúng tôi chọn

thời gian châm mẫu là 2 giờ cho phản ứng tổng hợp B.O.

3.2.2. Ảnh hưởng của nhiệt độ phản ứng.

Sau khi đã chọn được loại cồn cho phản ứng tổng hợp B.O, thời gian châm mẫu 2

giờ và dựa trên các thông số tham khảo của các công trình nghiên cứu trước đây như: tỷ

lệ mol methanol/dầu là 10/1, hàm lượng xúc tác là 10% nguyên liệu, thời gian phản ứng

5 giờ, ta tiếp tục khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ đến hiệu suất của phản ứng. Kết quả

được biểu diễn như bảng 3.5 và hình ảnh đồ thị dưới đây.

Bảng 3.5: Ảnh hưởng của nhiệt độ phản ứng

STT Nhiệt độ (oC) Hiệu suất (%)

1 30 42

2 40 69

3 60 87

Từ bảng trên ta vẽ được đồ thị biễu diễn sự ảnh hưởng của nhiệt độ phản ứng như

hình ảnh đồ thị 3.8 dưới đây.

)

( t ấ u s

u ệ i H

30 50 40 Nhiệt độ phản ứng (oC)

Nghiên cứu khoa học

Hình 3.8: Ảnh hưởng của nhiệt độ

Như kết quả ở đồ thị trên, nhiệt độ phản ứng tăng từ 30 oC, 40 oC, 60 oC thì tốc độ

phản ứng tăng theo lần lược là 42%, 69%, 87%. Nếu kéo dài thời gian phản ứng lượng

methanol bay hơi lên nhiều (nhiệt độ sôi của methanol là 64,7 oC), đồng thời tạo ra sản

phẩm phụ nhiều hơn và gây tốn nhiều năng lượng cho quá trình phản ứng. Do đó chúng

chúng tôi nhận thấy ở nhiệt độ 60 oC là phù hợp nhất.

3.2.3. Ảnh hưởng của tỷ lệ mol methanol/dầu

Với các điều kiện đã chọn để tổng hợp B.O, thời gian châm mẫu 2 giờ, nhiệt độ

phản ứng là 60 oC và dựa trên thông số đã tham khảo của các công trình nghiên cứu

trước đây như: hàm lượng xúc tác là 10% nguyên liệu, thời gian phản ứng 5 giờ, ta tiếp

tục khảo sát ảnh hưởng tỷ lệ methanol/dầu. Về mặt lý thuyết, tỷ lệ methanol/dầu càng

lớn thì càng thuận lợi cho phản ứng, vì đây là phản ứng thuận nghịch do đó muốn tăng

hiệu suất của phản ứng cần cho dư tác chất phản ứng tuy nhiên nếu cho dư quá nhiều

methanol thì sản phẩm sẽ bị thủy phân khi có mặt của hơi nước trong hệ phản ứng tạo

ra các sản phẩm phụ không mong muốn và làm giảm hiệu suất thu hồi Biodiesel. Kết

quả khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ MeOH/nguyên liệu được thể hiện ở bảng 3.6 và đồ thị

dưới đây.

Nghiên cứu khoa học

Bảng 3.6: Ảnh hưởng của tỷ lệ mol MeOH/nguyên liệu

STT Tỷ lệ mol (methanol/dầu) Hiệu suất ( % )

3/1 55 1

5/1 76 2

7/1 79 3

10/1 87 4

12/1 84 5

15/1 82 6

Từ bảng trên ta vẽ được đồ thị biễu diễn sự ảnh hưởng của tỷ lệ MeOH/ nguyên

)

( t ấ u s

u ệ i H

90 85 80 75 70 65 60 55 50 45 40

8 Tỷ lệ MeOH/ nguyên liệu

liệu như hình ảnh đồ thị dưới đây.

Hình 3.9: Ảnh hưởng của tỉ lệ đến hiệu suất thu hồi B.O

Qua đồ thị, ta có thể thấy khi ta tăng lượng methanol lên thì làm tăng hiệu suất thu

hồi B.O, cụ thể khi tăng tỷ lệ từ 3/1 lên đến 7/1 thì hiệu suất thay đổi từ 55 đến 79% và

hiệu suất đạt cao nhất là 87% khi tỷ lệ MeOH/nguyên liệu là 10/1 chứng tỏ với lượng

methanol ở tỷ lệ này thì phản ứng là tối ưu nhất.

Còn ở tỷ lệ 12/1 và 15/1 thì hiệu suất thu hồi B.O không thay đổi nhiều so với tỷ

lệ 10/1 có thể ở hai tỷ lệ này thì lượng methanol đã dư nên hiệu suất có phầm giảm

xuống. Điều này có thể giải thích do sản phẩm bị thủy phân tạo ra các sản phẩm phụ làm

giảm hiệu suất thu hồi B.O.

Dựa vào kết quả trên đồ thị, chúng chúng tôi đã quyết định chon tỷ lệ phối trộn

methanol/nguyên liệu là 10/1 để sử dụng khảo sát cho các điều kiện còn lại trong phản

ứng tổng hợp B.O.

Nghiên cứu khoa học

3.2.4. Ảnh hưởng của hàm lượng xúc tác

Với các điều kiện tỷ lệ mol MeOH/ nguyên liệu là 10/1 được khảo sát như trên và

thời gian phản ứng 5 giờ, thời gian châm mẫu là 2 giờ, ở nhiệt độ 60 oC chúng chúng tôi

tiến hành khảo sát hàm lượng chất xúc tác từ 3-15% nguyên liệu. Kết quả được trình

bày ở bảng 3.7 dưới đây:

Bảng 3.7: Ảnh hưởng của hàm lượng xúc tác.

STT Hàm lượng xúc tác (% nguyên liệu) Hiệu suất (%)

1 3 70

2 5 78

3 7 87

4 10 85

5 12 87

6 15 86

Kết quả thể hiện ở đồ thị ta thấy, khi tăng lượng xúc tác từ 3% đến 5% thì hiệu

suất thu biodiesel tăng từ 70% lên 78% do khi ta tăng hàm lượng xúc tác thì số tâm hoạt

động của xúc tác tăng càng nhiều, tăng hoạt tính xúc tác cho quá trình nên hiệu suất

phản ứng cũng tăng theo.

Và ở mức hàm lượng xúc tác là 7%, chúng chúng tôi nhận thấy hiệu suất thu hồi

Biodiesel đã chạm tới ngưỡng và phù hợp cho quá trình phản ứng, khi ta tiếp tục tăng

hàm lượng xúc tác thì hiệu suất thu biodiesel không tăng nữa. Ở mức 10%, 12%, 15%

xúc tác, hiệu suất thu B.O đạt lần lượt là 85%, 87%, 86%. Sự chênh lệch không đáng kể

này có thể là do ảnh hưởng của thao tác thí nghiệm chưa chuẩn và cũng có thể một phần

do dụng cụ thiết bị chưa đạt tiêu chuẩn nên tạo ra sự sai lệch nhỏ này.

Theo những kết quả thể hiện thì chúng chúng tôi chọn hàm lượng xúc tác là 7% và

kết hợp với thông số đầu tiên khảo sát được là tỷ lệ phối trộn 10/1. Kết hợp hai thông số

này khảo sát tiếp thông số cuối cùng đó ảnh hưởng của thời gian phản ứng đến hiệu suất

thu hồi B.O.

3.2.5. Ảnh hưởng của thời gian phản ứng

Theo nghiên cứu sau khi khảo sát các thông số tối ưu với tỷ lệ mol methanol/dầu

Nghiên cứu khoa học

là 10/1, hàm lượng xúc tác là 7% nguyên liệu, ta tiếp tục khảo sát thời gian phản ứng

với nhiệt độ phản ứng là 60 oC ta thay đổi thời gian phản ứng. Kết quả khảo sát được

thể hiện ở bảng 3.8 và hình ảnh đồ thị như hình 3.10.

Bảng 3.8: Ảnh hưởng của thời gian phản ứng.

STT Thời gian (giờ) Hiệu suất (%)

1 3 56

2 4 62

3 5 87

4 6 84

5 7 83

6 8 81

Từ bảng trên ta vẽ được đồ thị biễu diễn sự ảnh hưởng của thời gian phản ứng như

)

( t ấ u s

u ệ i H

hình ảnh đồ thị dưới đây.

Thời gian (giờ)

Hình 3.10: Ảnh hưởng của thời gian phản ứng.

Thực nghiệm cho thấy phản ứng este hóa với xúc tác CaO cần nhiều thời gian hơn

so với xúc tác đồng thể, theo kết quả trên đồ thị thì thời gian phản ứng từ 3 giờ đến 5

giờ thì hiệu suất thu hồi B.O tăng từ 56% đến 87%. Sau khi tiếp tục tăng thời gian phản

ứng từ 5 giờ đến 8 giờ thì gian phản ứng có xu hướng giảm từ 85% xuống 81%. Từ

những phân tích trên, chúng chúng tôi chọn điều kiện thời gian cho phản ứng tổng hợp

B.O là 5 giờ với hiệu suất tối ưu nhất là 85%.

Nghiên cứu khoa học

3.2.6. So sánh sản phẩm B.O khi sử dụng xúc tác CaO nung từ vỏ trứng gà với xúc

tác CaO thương mại

Sau khi chọn được điều kiện tối ưu từ nhiều nguồn khảo sát ở bảng 3.3 ở điều kiện

tối ưu, chúng chúng tôi tiến hành khảo sát lại bằng cách cho chạy phản ứng sử dụng xúc

tác

CaO thương mại và sử dụng nguyên liệu dầu ăn thương mại và đạt được kết quả như thể

hiện trong bảng 3.9 sau:

Bảng 3.9: Bảng so sánh kết quả.

STT Nguyên liệu Xúc tác Hiệu suất (%)

1 Dầu ăn thải Vỏ trứng nung 950 oC 87

2 Dầu ăn thương mại CaO thương mại 86

3 Dầu ăn thương mại Vỏ trứng nung 950 oC 87

Theo kết quả ở bảng trên, thì hiệu suất của việc xử lý dầu ăn thải với sử dụng mẫu

xúc tác là vỏ trứng nung cho hiệu suất là 87% gần tương đồng và có phần cao hơn so

với sử dụng nguyên liệu và xúc tác thương mại trên thị trường.

Cho thấy việc sử dụng quy trình xử lí dầu ăn thải và chọn nguồn xúc tác nung từ

vỏ trứng gà ở điều kiện nung 950 oC là hoàn toàn phù hợp cho phản ứng tổng hợp

biodiesel.

3.2.7. Khảo sát khả năng tái sử dụng của xúc tác CaO

CaO là xúc tác rắn nên việc lọc tách xúc tác để tái sử dụng rất dễ dàng, ngoài ra

việc tái sử dụng lại xúc tác vừa làm giảm thiểu chất tải ra môi trường vừa tiết kiệm được

chi phí kinh tế. Do đó, chúng chúng tôi tiến hành khảo sát khả năng tái sử dụng của xúc

tác như trình bày ở mục 2.2.11, kết quả được trình bày như bảng 3.10 sau:

Bảng 3.10: Khảo sát khả năng tái sử dụng xúc tác CaO

STT Xúc tác Hiệu suất (%)

1 CaO sử dụng lần 1 87

2 CaO sử dụng lần 2 81

3 CaO sử dụng lần 3 75

4 CaO sử dụng lần 4 53

Nghiên cứu khoa học

Từ bảng trên cho thấy rằng xúc tác CaO có thể sử dụng được 3 lần với hiệu suất

khá tương đối (53%) và hiệu suất qua các lần tái sử dụng giảm không đáng kể sau 3 lần

là: CaO sử dụng lần 1 (87%), CaO sử dụng lần 2 (81%), CaO sử dụng lần 3 (75%), CaO

sử dụng lần 4 giảm còn (53%).

3.2.8. Khảo sát khả năng xúc tác của hỗn hợp CaO/Bentonit

Nhằm tận dụng các nguồn nguyên liệu trong tự nhiên để điều chế xúc tác mới cho

phản ứng tổng hợp B.O, chúng chúng tôi đã tạo hỗn hợp xúc tác CaO/Bentonit bằng

cách trộn hỗn hợp này theo tỷ lệ rồi cho vào phản ứng. Kết quả khảo sát được trình bày

như bảng 3.11 sau:

Bảng 3.11: Khảo sát khả năng xúc tác của CaO/Bentonit trong tổng hợp biodiesel

STT Xúc tác Hiệu suất (%)

1 100% CaO 87

2 80% CaO – 20% Bentonil 80

3 60% CaO – 40% Bentonil 78

4 50% CaO – 50% Bentonil 75,5

5 40% CaO – 60% Bentonil 75

6 20% CaO – 80% Bentonil 61

Theo kết quả trình bày ở bảng trên, thì tỷ lệ bentonite càng nhiều thì hiệu suất phản

ứng càng giảm cụ thể như ở các tỷ lệ 0%, 20%, 40%, 50%, 60%, 80% thì hiệu suất lần

lược là 87t%. 80%, 78%, 75,5%, 75%, và 61%. Điều này cho thấy khi trộn thêm bentonit

vào làm xúc tác cho phản ứng tổng hợp B.O thì không làm tăng hiệu quả tổng hợp. Tuy

nhiên trong quá trình thực nghiệm chúng chúng tôi nhận thấy rằng khi có bentonite thì

glycerin vón cục lại làm cho việc tách glycerin ra khỏi sản phẩm dễ dàng hơn.

3.2.9. So sánh sản phẩm B.O khi sử dụng MeOH tinh khiết và MeOH thường

Bảng 3.12: So sánh sản phẩm B.O khi sử dụng MeOH tinh khiết và MeOH thường

STT Xúc tác Hiệu suất (%)

1 MeOH tinh khiết 92

2 MeOH thường 87

Nghiên cứu khoa học

Như trình bày ở bảng trên khi sử dụng MeOH tinh khiết thì cho hiệu suất phản ứng

cao hơn (92%) so với khi sử dụng MeOH thường (87%). Chứng tỏ rằng hàm lượng nước

có ảnh hưởng đến phản ứng tổng hợp B.O.

3.3. Phân tích thành phần sản phẩm Biodiesel

3.3.1. GC - MS

Biodiesel thành phẩm được đem đi xác định thành phần, qua kết quả chạy phổ GC

ta có số liệu cụ thể và phổ của biodiesel như dưới đây.

Hình 3.11: Phổ GCMS phổ thành phần biodiesel sản phẩm

Sau khi sản phẩm biodiesel được mang đi phân tích GC, ta có thành phần và hàm

lượng như bảng 3.13 dưới đây.

Bảng 3.13: Thành phần biodiesel

STT Rt Tên chất Hàm lượng Mass

Độ tương hợp khối phổ 928 905 905 937 912 228 256 280 282 284 19.847 Myristic acid Palmitic acid 23.992 27.158 Linoleic acid 27.299 27.717 Oleic acid Stearic acid 0.683 35.17 8.601 39.89 3.745

1 2 3 4 5

Nghiên cứu khoa học

Kết quả GC của mẫu biodiesel từ dầu thải cho kết quả gồm 5 peak. Thành phần

của biodiesel chủ yếu là metyl este của các acid béo gồm Myristic acid chiếm 0,683 %,

Palmitic acid chiếm 35,17 %, Linoleic acid chiếm 8,601 %, Oleic acid chiếm 39,89 %

và Stearic acid chiếm 3.745 %. Vậy biodiesel có thành phần và phổ gần giống với

biodiesel B100.

3.3.2. Phổ IR

Kết quả quét phổ hồng ngoại IR được thể hiện qua hình dưới đây.

Hình 3.12 Hình ảnh phổ IR của sản phẩm biodiesel

Nghiên cứu khoa học

Hình 3.13 Hình ảnh phổ IR của nguyên liệu đã qua xử lý

Phổ IR của nguyên liệu và sản phẩm B.O có mô hình tương tự nhau vì nó có sự

tồn tại tương đồng của triglyceride và methyl ester trong các nhóm chức của chúng. Các

dao động kéo dài của C-H đối xứng và không đối xứng của các nhóm CH3, CH2 và CH

lần lượt xuất hiện ở các peak vào khoảng 2925,16 cm-1, 2854,44 cm-1, 3005,79 cm-1 đối

với sản phẩm B.O và các peak vào khoảng 2924,44 cm-1, 2853,83 cm-1, 3008,21 cm-1

đối với nguyên liệu. [29]

Tuy nhiên có sự khác biệt nhỏ được quan sát thấy ở ba vùng ester của các liên kết

C=O, CH3 và C-O. Vì B.O có các hợp chất/ nhóm chức khác được liên kết với nhau so

với nguyên liệu của chúng. Điều đó thể hiện ở peak ester mạnh ở khoảng 1744,28 cm-1

(ester C=O) và 1171,03 cm-1 1196,72 cm-1 (ester C-O). Ngoài 2 vùng này, một peak đặc

trưng khác cho thấy sự hiện diện của nhóm CH3 trong hỗn hợp metyl ester đã quan sát

được ở peak 1436,17 cm-1.[30]

3.4. So sánh tính chất hóa lý của biodiesel với Diesel

Sản phẩm B.O tổng hợp được ở nghiên cứu này được đo các chỉ số hóa lý và được

thể hiện trong bảng 3.14 dưới đây.

Nghiên cứu khoa học

Bảng 3.14: Bảng so sánh tính chất của sản phẩm B.O và Diesel

B.O được tổng Biodiesel Chỉ số Diesel [12] hợp B(100) [29],[17]

Tỷ trọng (kg/cm3) 0.85 0.87 - 0.89 0.82 – 0.86

Độ nhớt động học (cSt) 4.5 1.9 – 6.0 1,9 – 6,0

Điểm chớp cháy (oC) 95 130 55

Độ ăn mòn tấm đồng Loại 1 Loại 1 Loại 1

Hàm lượng nước (%V) <0.05 <0.05 <0.05

Trị số cetan - 47 - 70 >46

Hàm lượng lưu huỳnh (% - <0.05 <0.5 khối lượng), max.

 Nhận xét: Từ các chỉ số hóa lý đo được ở bảng 3.14 chúng chúng tôi thấy sản phẩm

biodiesel tổng hợp được có tính chất gần giống với biodiesel B100 và Diesel.

 KẾT LUẬN:

Từ những điều kiện chúng chúng tôi đã khảo sát và cho ra kết quả thì chúng chúng

tôi rút ra được điều kiện tối ưu cho tổng hợp biodiesel:

- Khối lượng dầu ăn phế thải đã qua xử lý là 10 g.

- Tỷ lệ methanol/nguyên liệu được là 10/1.

- Thời gian châm mẫu là 2 giờ.

- Tỷ lệ % khối lượng xúc tác sử dụng cho phản ứng là 7%.

- Thời gian phản ứng được khảo sát là 5 giờ.

- Phản ứng được thực khảo sát tại các nhiệt độ là 60 oC.

- Hiệu suất thu được 87%.

Nghiên cứu khoa học

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

KẾT LUẬN

Qua quá trình nghiên cứu, chúng chúng tôi thu được những kết quả như sau:

1. Về mặt lý thuyết

Tìm hiểu được các đặc tính hóa lý cơ bản cũng như ưu nhược điểm của Biodiesel

so với nhiên liệu Diesel truyền thồng.

Tìm hiểu được tình sản xuất, tiêu dùng ở Việt Nam và trên thế giới.

Tìm hiểu được các công trình nghiên cứu tổng hợp B.O trong nước và trên thế giới.

2. Về mặt thực nghiệm

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 tình 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 điều để tổng hợp Biodiesel dựa trên các

điều kiện khảo sát như sau:

- Khối lượng dầu ăn phế thải đã qua xử lý là 10 g.

- Tỷ lệ methanol/nguyên liệu được là 10/1.

- Tỷ lệ % khối lượng xúc tác sử dụng cho phản ứng là 7%.

- Thời gian phản ứng được khảo sát là 5 giờ.

- Phản ứng được thực khảo sát tại các nhiệt độ là 60 oC.

Tìm được các 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 (15/1) và silicagel 200 – 400 mesh để tinh chế sản phẩm biodiesel nhằm thu được

sản phẩm có độ tinh khiết cao.

Với các điều kiện tối ưu đã nguyên cứu thành công thì đây sẽ là nguồn tài liệu

tham khảo bổ ích cho các nghiên cứu sau này.

Nghiên cứu khoa học

3. Đào tạo và khoa học

- Đề tài có sự góp mặt của sinh viên Đỗ Lê Bảo Khoa lớp DH14HD đã tốt nghiệp,

sinh viên Võ Nhị Kiều và Lê Thúy Vân lớp DH15HD.

- Đề tài này đã được đăng trên Tập san số 9 – Tập san “Khoa học và Đào tạo”

Trường Đại học Bà Ria – Vũng Tàu theo Mã số chuẩn quốc tế ISSN 2615 – 9201.

- Và được đăng trên tạp chí Khoa học Công nghệ, sở Khoa học và Công nghệ, Liên

hiệp các hội Khoa học và Kỹ thuật tỉnh Bà Rịa – Vũng Tàu. ISSN 1859 – 91264.

- Synthesis of biodiesel from waste cooking oil using CaO catalyst derived from

industrial wastes.

+ Tình trạng: Đang viết

+ Báo dự kiến đăng: Vietnam Journal of chemistry

KIẾN NGHỊ

Sau quá trình nghiên cứu, chúng tôi có những kiến nghị cho đề tài này như sau:

Phát triển mô hình tổng hợp Biodiesel với quy mô công nghiệp theo hướng thân

thiện với môi trường như các nước trên thế giới nhằm chung tay giải quyết vấn nạn ô

nhiễm môi trường hiện nay.

Phát triển đề tài với việc sử dụng được nhiều nguồn nguyên liệu hơn cũng như sử

dụng xúc tác CaO trên các nền xúc tác phức khác.

Nghiên cứu khoa học

TÀI LIỆU THAM KHẢO

 Trong nước:

[1]: Nguyễn Hồng Thanh, Nguyễn Trần Tú Nguyên, Nguyễn Thị Phương Thoa (2009).

Điều chế Biodiesel từ mỡ cá Basa bằng phương pháp hóa siêu âm. Tạp chí phát triển

KH & CN, Tập 12, Số 03-2009.

[2]: Lê Thị Thanh Hương (2011). Nghiên cứu tổng hợp biodiesel bằng phản ứng ancol

phân từ mỡ cá da trơn ở Đồng Bằng Sông Cửu Long trên xúc tác axit và bazơ. Luận án

Tiến sĩ kỹ thuật Đại học Bách Khoa Thành phố Hồ Chí Minh.

[3]: Trần Kiều Oanh, Bùi Thị Bửu Huê (2008). Nghiên cứu tổng hợp Biodiesel từ mỡ cá

Basa, Tạp chí khoa học 2008:10 1-5, Trường Đại Học Cần Thơ.

[4]: Trần Ánh Thái Dương (2013). Tổng hợp biodiesel từ dầu ăn phế thải trên xúc tác

dị thể CaO. Đồ án tốt nghiệp đại học trường Đại học Bà Rịa-Vũng Tàu.

[5]: Ngô Thị Ngọc Hân, Bùi Thị Bửu Huê (2010), Tổng hợp mỡ bôi trơn sinh học từ mỡ

cá tra, cá basa và dầu thực vật đã qua sử dụng, Đại học cần Thơ. Tạp chí Khoa học

2010:13.

[6]: Dương Minh Rạng (2007). Nghiên cứu sản xuất Biodiesel từ mỡ cá Basa, Luận văn

tốt nghiệp kỹ sư, Trường Đại Học Cần Thơ.

[7]: Lê Thanh Thanh (2016). Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tổng hợp

biodiesel từ dầu ăn phế thải trên hệ xúc tác dị thế CaO, Trường Đại học Thủ Dầu Một,

[8]: Một số tính chất dầu thực vật, Trường Đại học Công Nghiệp Thành phố Hồ Chí

Minh, lấy từ: http://www.hocday.com/trng-i-hc-cng-nghip-thnh-ph-h-ch-minh-khoa-

cng-ngh-ha-hc.html?page=5

[9]: Th.s Bùi Văn Thắng (2011). “Nghiên cứu tổng hợp vật liệu bentonit biến tính, ứng

dụng hấp phụ phốtpho trong nước”, Đề tài Khoa học và Công Nghệ cấp bộ. Trường Đại

học Đồng Tháp, B2010-20-23.

[10]: Nguyễn Trung Sơn, Đỗ Thị Diễm Thúy, Đinh Thị Ngọ (2010). Nghiên cứu tổng

hợp Biodiesel từ dầu ăn phế thải trên xúc tác dị thể MgSiO3, Hóa Học 2010, 6, 780-785.

[11]: Lê Thị Thanh Hương, Phan Minh Tân, Trần Thị Việt Hoa (2011). Điều chế

Biodiesel từ mỡ cá tra với xúc tác baz rắn KOH/-Al2O3. Tạp chí Khoa học và Công

nghệ 49, 1, 41-28.

Nghiên cứu khoa học

[12]. QCVN 1: 2009/BKHCN, Quy chuẩn Kỹ thuật Quốc gia về Xăng, Nhiên liệu Điêzen

và Nhiên liệu Sinh học.

 Nước ngoài:

[13]: Fabio Seigi Murakami et (2007). Physicochemical study of CaCO3 from egg

shells. Tecnol. Aliment, Campinas, 27, 658-662.

[14] Supriya B. Chavan, Rajendra R. Kumbhar, D. Madhu, Bhaskar Singh and Yogesh

C. Sharma (2015). Synthesis of biodiesel from Jatropha curcas oil using waste eggshell

and study of its fuel properties, Royal Society of Chemistry, 5, 63598 – 63599.

[15] Nitin Verma, Vivek Kumar, Mukesh C. Bansal (2012). Utilization of Egg Shell

Waste in Cellulaso Production by Neurospora crassa under Wheat Bran-Based Solid

State Fermentation, Pol. J. Envirin, 2, 495 – 496.

[16] Vikramjit Singh, Neeraj Mehta (2012). Synthesis of Nano Crystalline

Hydroxyapatite from Egg Shells by Combustion Method, International Joumal of

Science and Engineering Investigations, 3, 92-94.

[17]: ISSN 2079-6226: Proceedings of the 2012 Mechanical Engineering Conference

on Sustainable Research and Innovation, Volume 4, 3rd-4th May [9]: N. Saifuddin,

2005. A review on process technology for biodiesel production. Centre for Renewable

Energy, Universiti Tenaga Naisaonal, Jalan IKRAM-UNITEN, Kajang, Selangor,

43000, Malaysia.

[18]. Jharna Gupta and Madhu Agarwal., Biodiesel Production from a Mixture of

Vegetable Oils Using Marble Slurry Derived Heterogeneous Catalyst. 4, 1, 2572 – 1151.

[19]: Miss.A.P.Chakraborty, 2016. Chicken eggshell as calcium supplement tablet,

Processor of Department of Plastics and Polymer Engineering Maharashtra Institute of

Technology.

[20]: Adam F. Lee, 2014. Heterogeneous catalysis for sustainable biodiesel production

via esterification and transesterification.

[21]. Specification for Biodiesel (B100) – ASTM D6751-07b, (2007).

[22]: K. Faungnawakij, 2012. Industrial eggshell wastes as the heterogeneous catalysts

for microwave-assisted biodiesel production, 3, 2145.

[23]: Supriya B. Chavan,a Rajendra R. Kumbha ( 2015). Synthesis of biodiesel from

Jatropha curcas oil using waste eggshell and study of its fuel properties , 5, 63596.

Nghiên cứu khoa học

[24] Subramaniapillai Niju, Kader Mohamed Meera Sheriffa Begum, and Narayanan

Anantharaman (2014). Preparation of Biodiesel from Waste Frying Oil Using a Green

and Renewable Solid Catalyst Derived from Egg Shell, Environmental Progress &

Sustainable Energy, 1, 248-254.

[25]. Fangling Qin, Mei Meng, Feiqin Chang, Ayodeji Jeje & Ying Tang (2016).

Application of modified CaO as an efficient heterogeneous catalyst for biodiesel

Production. 24,192-197.

[26]. Guanyi Chen etc. (2014), Ultrasonic-assisted production of biodiesel from

transesterification of palm oil over eggshell-derived CaO catalysts. Bioresource

Technology 171 428-432.

[27]. Woon Yong Choi, Do Hyung Kang, Shin Young Leec and Hyeon Yong Leed,

2014. High quality biodiesel frommarinemicroalga, Scenedesmus sp. through in situ

acid transesterification. J Chem Technol Biotechnol, 90, 1245–1252.

[28]. Yun Hin Taufiq-Yap, Nurul Fitriyah Abdullah & Mahiran Basri, 2011. Biodiesel

Production via Transesterification of Palm Oil Using NaOH/Al2O3 Catalysts. Sains

Malaysiana 40, 587–594.

[29]. Woon Yong Choi, Do Hyung Kang, Shin Young Leec and Hyeon Yong Leed,

2014. High quality biodiesel frommarinemicroalga, Scenedesmus sp. through in situ

acid transesterification. J Chem Technol Biotechnol, 90, 1245–1252.

[30] Yun Hin Taufiq-Yap, Nurul Fitriyah Abdullah & Mahiran Basri, 2011. Biodiesel

Production via Transesterification of Palm Oil Using NaOH/Al2O3 Catalysts. Sains

Malaysiana 40, 587–594.

Nghiên cứu khoa học

PHỤ LỤC

A. Kết quả đo BET của mẫu vỏ trứng nung

Nghiên cứu khoa học

B. Kết quả chụp IR của mẫu vỏ trứng nung ở 950 oC trong 3 giờ

Nghiên cứu khoa học

C. KẾT QUẢ ĐO TGA CỦA VỎ TRỨNG

D. KẾT QUẢ CHỤP GC-MS CỦA SẢN PHẨM BIODIESEL

Nghiên cứu khoa học

E. KẾT QUẢ CHỤP IR CỦA SẢN PHẨM BIODIESEL

F. KẾT QUẢ CHỤP IR CỦA NGUYÊN LIỆU ĐÃ QUA XỬ LÝ

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

NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP NHIÊN LIỆU SINH HỌC

(BIODIESEL) VỚI XÚC TÁC CaO ĐƯỢC NUNG TỪ

CÁC NGUỒN NGUYÊN LIỆU PHẾ THẢI

MỤC LỤC

TỔNG QUAN LÝ THUYẾT

 Trong nước:

XÂY DỰNG QUY TRÌNH THỰC NGHIỆM

a. Dụng cụ

Nút cao su lớn

1

17

Đũa thủy tinh

2

18

Bộ chén nung

4

19

Bộ cối sứ

1

20

b. Thiết bị

 Lắng

KẾT QUẢ VÀ BIỆN LUẬN

STT

Mẫu xúc tác

Hiệu suất (%)

1

VT - 750

78

2

VT - 850

82

3

VT - 900

85

4

VT - 950

90

STT

Hiệu suất (%)

Mẫu xúc tác

1

VT - 950

90

2

VS - 950

88

3

SH - 950

85

4

XH - 950

75

c. Phương pháp quét phổ (IR)

d. Nhiễu xạ XRD

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

TÀI LIỆU THAM KHẢO

PHỤ LỤC

Có thể bạn quan tâm

Tài liêu mới

AI tóm tắt

Giới thiệu tài liệu

Đối tượng sử dụng

Từ khoá chính

Nội dung tóm tắt

Giới thiệu

Về chúng tôi

Việc làm

Quảng cáo

Liên hệ

Chính sách

Thoả thuận sử dụng

Chính sách bảo mật

Chính sách hoàn tiền

DMCA

Hỗ trợ

Hướng dẫn sử dụng

Đăng ký tài khoản VIP

093 303 0098