Công dụng của dầu nhờn a.. ờ ạ-Nhiệt độ chớp cháy là nhiệt độ thấp nhất mà tại áp suất khí quyển 101, 3 KPa, mẫu dầu nhớt đƣợc nung nóng đến bốc hơi và bắt lửa.. Mẫu sẽ chớp cháy khi có
Trang 1HVTH: Nguy n Quang Duy a ễ
B GIÁO DỘ ỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI H C BÁCH KHOA HÀ N I Ọ Ộ
-
NGUYỄN QUANG DUY
NGHIÊN C U T NG HỨ Ổ Ợ P DẦU NHỜN SINH HỌC,
S D NG XÚC TÁC CACBON HÓA MAO QU N TRUNG BÌNH Ử Ụ Ả
Tai ngay!!! Ban co the xoa dong chu nay!!! 17057204865491000000
Trang 2HVTH: Nguy n Quang Duy b ễ
Chuyên ngành: K ỹthuật Hóa học
LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
K ỸTHUẬT HÓA H C Ọ
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA H C: ỌPGS.TS Nguy n Khánh Di u H ng ễ ệ ồ
Hà Nội – Năm 2018
Trang 3HVTH: Nguy n Quang Duy c ễ
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan rằng, các s li u và k t qu nghiên c u trong luố ệ ế ả ứ ận văn này là trung th c và ự chưa được công b ố dướ ấ ứi b t c hình thức nào Tôi xin cam đoan rằng, các thông tin trích d n trong luẫ ận văn này đều đã được ch rõ ngu n g c và mỉ ồ ố ọ ựi s giúp đỡ trong quá trình th c hi n luự ệ ận văn đã được cảm ơn
Tác giả
Trang 4HVTH: Nguy n Quang Duy d ễ
LỜI CẢM ƠN
Tôi xin t lòng biỏ ết ơn tới PGS.TS Nguy n Khánh Di u Hễ ệ ồng đã hướng d n t n ẫ ậtình v m t khoa h c, truyề ặ ọ ền đạt kinh nghiệm chuyên môn, phương pháp nghiên cứu khoa học, để tôi hoàn thành luận văn tốt nghi p này ệ
Đồng thời tôi cũng xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong Vi n K thu t ệ ỹ ậHóa h c, B môn Công ngh Họ ộ ệ ữu cơ Hóa dầ đã tạo điều u ki n thu n l i trong suệ ậ ợ ốt thời gian h c tậọ p và nghiên c u t i trưứ ạ ờng ĐHBK Hà nội
Xin chân thành cảm ơn!
Trang 5HVTH: Nguy n Quang Duy e ễ
MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN c
LỜI CẢM ƠN d
MỤC LỤC e DANH MỤC CÁC CH ẾT TẮT g ỮVIDANH MỤC BẢNG h DANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỒ TH .i Ị
LỜI Ở ĐẦM U 1 Chương 1 TỔNG QUAN LÝ THUY T 3 Ế1.1 T NG QUAN V DỔ Ề ẦU NHỜN VÀ CÔNG DỤNG 3 1.1.1 Công d ng cụ ủa dầu nh n 3 ờ1.1.2 Thành ph n d u nh n 5 ầ ầ ờ1.2 T NG QUAN V DỔ Ề ẦU NHỜN SINH H C 9 Ọ1.2.1 T ng quan v d u nh n sinh h c 9 ổ ề ầ ờ ọ1.2.2 Nguyên li u cho quá trình t ng h p d u nh n sinh h c 12 ệ ổ ợ ầ ờ ọ1.2.3 Giới thiệu v d u th u d u-nguyên li u t ng h p d u nh n sinh h c 14 ề ầ ầ ầ ệ ổ ợ ầ ờ ọ1.2.4 Phương pháp ếbi n d i d u th c v t thành d u nh n sinh h c 19 ổ ầ ự ậ ầ ờ ọ1.3 XÚC TÁC CHO QUÁ TRÌNH T NG HỔ ỢP DẦU NH N SINH H C 21 Ờ Ọ1.3.1 Xúc tác axit l ng 21 ỏ1.3.2 Xúc tác bazơ lỏng 22 1.3.3 Xúc tác r n 22 ắ1.3.4 Gi i thi u v xúc tác cacbon hóa d ng mao qu n trung bình t v ớ ệ ề ạ ả ừ ỏ trấu (mesocacbon hóa v u) 24 ỏtrấ1.4 TÌNH HÌNH NGHIÊN C U D U NH N SINH H C TRÊN TH Ứ Ầ Ờ Ọ Ế GIỚI VÀ VIỆT NAM 27 Chương 2 THỰC NGHIỆM VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 30 2.1 D NG C VÀ HÓA CH T S DỤ Ụ Ấ Ử ỤNG 30 2.1.1 Hóa ch t và nguyên li u 30 ấ ệ2.1.2 D ng c 30 ụ ụ2.2 ĐIỀU CH XÚC TÁC 30 ẾChế ạ t o xúc tác: 31 2.3 PHẢN ỨNG TỔNG HỢP DẦU NHỜN SINH H C 32 Ọ2.4 CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH ĐẶC TRƯNG XÚC TÁC 32 2.4.1 Phương pháp giản đồ XRD 32 2.4.2 Phương pháp phổ ồ h ng ngo i (FT-IR) 32 ạ2.4.3 Đo độ axit theo phương pháp TPD-NH3 33 2.5 CÁC CH Ỉ TIÊU ĐÁNH GIÁ DẦU NHỜN SINH HỌC 33 2.5.1 Xác định độ nhớt động h c (AS™ D445) 33 ọ2.5.2 Phương pháp thử nghi m tính ch s nh t t nhệ ỉ ố độ ớ ừ độ ớt động h c 40ºC và ọ ở100ºC (AS™ D 2270) 33 2.5.3 Xác định t tr ng (AS™ D1298) 33 ỷ ọ2.5.4 Xác định ch s axit (AS™ D664) 34 ỉ ố2.5.5 Xác định ch s xà phòng (AS™ D5558) 34 ỉ ố
Trang 6HVTH: Nguy n Quang Duy f ễ
2.5.6 Phương pháp thử nghiệm xác định điểm đông đặc c a các s n ph m d u m ủ ả ẩ ầ ỏ(AS™ D 97) 35 2.5.7 Xác định hàm lượng nước (AS™ D95) 35 2.5.8 Điểm ch p cháy c c h (AS™ D92) 36 ớ ố ở2.5.9 Phương pháp sắc kí khí kh i ph (GC-ố ổ MS) 36 Chương 3: KẾT QU VÀ TH O LU N 37 Ả Ả Ậ3.1 CÁC ĐẶC TRƯNG XÚC TÁC MESOCACBON HÓA VỎ TR U 37 Ấ3.1.1 K t qu ế ả đặc trưng XRD 37 3.1.2 K t qu ế ả đo phổ - 38 FT IR3.1.3 K t qu ế ả định lượng độ axit theo TPD-NH3 39 3.2 NGHIÊN C U QUÁ TRÌNH T NG HỨ Ổ ỢP DẦU NH N SINH H C 40 Ờ Ọ3.2.1 M t s tích ch t hóa lý cộ ố ấ ủa dầu th u d u 40 ầ ầ3.2.2 Phân tích thành ph n các g c axit béo trong d u th u d u 42 ầ ố ầ ầ ầ3.2.3 Khảo sát các điều ki n c a quá trình t ng h p d u nh n sinh hệ ủ ổ ợ ầ ờ ọc từ ầ d u th u d uầ ầ 44 3.2.4 Đánh giá chất lượng d u nh n sinh h c t ng h p t d u th u d u 51 ầ ờ ọ ổ ợ ừ ầ ầ ầ
KẾT LUẬN 57 TÀI LIỆU THAM KH O 58 Ả
Trang 7HVTH: Nguy n Quang Duy g ễ
DANH MỤ C CÁC CH ẾT TẮT Ữ VI
ATSM Hiệp h i tiêu chu n v t li u c a Mỹ ộ ẩ ậ ệ ủ
BET Phương pháp ấh p ph - giụ ải hấp ph Nụ 2
TPD Giải hấp ph ụ theo chương trình nhiệ ột đTEM Phương pháp hiển vi điệ ửn t truy n qua ề
Trang 8HVTH: Nguy n Quang Duy h ễ
Bảng 1.5 Đặc tính v t lý, hóa h c tiêu bi u cậ ọ ể ủa dâu thàu dầu 17
B ng 1.6 Tóm t t nh ng biả ắ ữ ến đổi hóa h c có th có c a d u th u d u tùy thu c vào ọ ể ủ ầ ầ ầ ộcác nhóm chức năng phả ứn ng 18
B ng 1.7 Hi u suả ệ ất của ™P este dựa trên loại xúc tác sử ụ d ng 21
Bảng 1.8 Đặc tính c a JCO (jatropha), FA và ™P este 22 ủ
Bảng 1.9 Đặc trưng thành phần hoá h c c a nguyên li u tr u 26 ọ ủ ệ ấ
Bảng 3.1 Các điều ki n t ng h p xúc tác mesocacbon hóa v u 37 ệ ổ ợ ỏtrấ
B ng 3.2 Các thông s ả ố thu được từ phương pháp TPD NH- 3 40
B ng 3.10 ả Ảnh hưởng của tố ộc đ khuấy đến quá trình t ng h d u nh n sinh h c 50 ổ ộ ầ ờ ọ
B ng 3.11 T ng h p các thông s công ngh tả ổ ợ ố ệ ối ưu 51
B ng 3.12 M t s ả ộ ố chỉ tiêu hóa lý c a d u nh n sinh h c g c d ng polyol t d u th u ủ ầ ờ ọ ố ạ ừ ầ ầ
d u 54 ầ
B ng 3.13 M t s ả ộ ốchỉ tiêu hóa lý c a d u nh n sinh h c g c d ng este t d u thủ ầ ờ ọ ố ạ ừ ầ ầu dầu 56
Trang 9HVTH: Nguy n Quang Duy i ễ
DANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỒ TH Ị
Hình 1.1 Lợi ích cơ bản khi s d ng d u nh n sinh h c 9 ử ụ ầ ờ ọHình 1.2 Yêu cầu bôi trơn cho một chiếc xe tải nâng lên 10 Hình 1.3 Sản lượng hàng năm ủ c a dàu th u d u 15 ầ ầHình 1.4 Cây, quả ạ, h t và d u th u d u 15 ầ ầ ầHình 1.5 Cấu trúc phân t c a dầử ủ u th u d u 17 ầ ầHình 1.6 Quá trình epoxi hóa axit oleic 20 Hình 1.7 Các dạng c u trúc c a xúc tác mao qu n trung bình 24 ấ ủ ảHình 2.1 Sơ đồ nhi t phân v tr u 31 ệ ỏ ấHình 3.1 Giản đồ XRD góc h p c a xúc tác mesocacbon hóa vỏ ấẹ ủ tr u 37 Hình 3.2 Giản đồ XRD góc r ng c a xúc tác mesocacbon hóa v tr u 38 ộ ủ ỏ ấHình 3.3 Phổ -FT IR c a xúc tác mesocacbon hóa vỏ ấủ tr u 39 Hình 3.4 Giản đồ TPD-NH3 của xúc tác mesocacbon hóa vỏ trấ u 40 Hình 3.5 Sắc ký đồ ủ c a các metyl este tạo ra t d u th u d u 42 ừ ầ ầ ầHình 3.6 Ph MS c a metyl ricinolea có trong các metyl este c a d u th u d u, so ổ ủ ủ ầ ầ ầsánh với ph MS chu n cổ ẩ ủa metyl ricinoleat trong thư viện ph 43 ổHình 3.7 Ảnh hưởng c a nhiệ ộ đếủ t đ n hi u su t tổệ ấ ng h p d u nh n sinh h c 45 ợ ầ ờ ọHình 3.8 Ảnh hưởng c a thờủ i gian ph n ả ứng đến hi u su t tổệ ấ ng h p d u nh n sinh h cợ ầ ờ ọ 46 Hình 3.9 Ảnh hưởng của hàm lượng xúc tác đến hi u su t t ng h p d u nh n sinh h cệ ấ ổ ợ ầ ờ ọ 47 Hình 3.10 Ảnh hưởng c a t l mol etanol/dủ ỷ ệ ầu đến hi u su t t ng h p d u nh n sinh ệ ấ ổ ợ ầ ờ
h c 48 ọHình 3.11 Ảnh hưởng c a t l mol Hủ ỷ ệ 2O2/dầu đến hi u su t t ng h p d u nh n sinh ệ ấ ổ ợ ầ ờ
h c 49 ọHình 3.12 Ảnh hưởng c a tố ộủ c đ khuấy đến hi u su t tổệ ấ ng h p d u nh n sinh h c 50 ợ ầ ờ ọHình 3.13 Phổ -IR cFT ủa dầu th u dầ ầu lúc chưa phả ứn ng 51 Hình 3.14 Ph ổ FT-IR c a d u th u d u ng thái trung gian trong ph n ng t ng ủ ầ ầ ầ ở trạ ả ứ ổ
h p d u nh n sinh h c 52 ợ ầ ờ ọHình 3.15 Ph ổ FT-IR c a d u th u d u ng thái cu i cùng trong ph n ng t ng ủ ầ ầ ầ ở trạ ố ả ứ ổ
h p d u nh n sinh h c 52 ợ ầ ờ ọHình 3.16 Phổ -IR cFT ủa dầu nh n sinh h c gờ ọ ốc dạng este 55
Trang 10HVTH: Nguy n Quang Duy 1 ễ
LỜI MỞ ĐẦU
D u nhầ ờn ngày nay đượ ử ục s d ng v i mớ ột lượng r t l n cho nhi u mấ ớ ề ục đích khác nhau như bôi trơn, làm mát, làm sạch…trong các động cơ, máy móc công nghiệp… Khác
v i các lo i nhiên li u hóa th ch, s d ng d u nh n ít phát th i chớ ạ ệ ạ ử ụ ầ ờ ả ất độc h i do mạ ục đích chính là bôi trơn, không phải là đốt cháy tạo năng lượng Tuy nhiên cũng giống các nhiên li u khoáng, d u nh n v n có th gây ra các vệ ầ ờ ẫ ể ấn đề ô nhi m n u b phát tán ễ ế ị
ra môi trường, đặc bi t là các lo i d u nh n th i M t trong nh ng nguyên nhân ch ệ ạ ầ ờ ả ộ ữ ủ
y u c a tính ch t ô nhi m do phát tán là kh ế ủ ấ ễ ả năng phân hủy sinh h c không cao, làm ọtăng thời gian lưu trữ ngoài môi trường c a nh ng phân t có hủ ữ ử ại như các hydrocacbon thơm, các hợp chất đa vòng chứa lưu huỳnh…
Những năm gần đây, mộ ảt s n ph m có tiẩ ềm năng lớn để thay th m t ph n vi c s ế ộ ầ ệ ử
d ng d u nh n khoáng, g i là d u nh n sinh h c D u nh n sinh h c là thu t ng ụ ầ ờ ọ ầ ờ ọ ầ ờ ọ ậ ữchung để ch các h p ch t hỉ ợ ấ ữu cơ có tính chấ ủt c a d u nhầ ờn khoáng như bôi trơn, làm kín, làm mát, chống oxi hóa… nhưng được ch t o t nh ng ngu n nguyên li u sinh ế ạ ừ ữ ồ ệ
h c có kh ọ ả năng tái tạo, trong đó phổ biến nh t là t các lo i d u, m ng th c v t ấ ừ ạ ầ ỡ độ ự ậQuy trình s n xuả ất dầu nh n sinh h c phờ ọ ải đi qua bước bi n tính d u thế ầ ực đ ạể t o ra dầu
nh n g c có các tính chờ ố ất hóa, cơ, lý tốt hơn, tương đương hoặc gần tương đương ới v
d u nh n khoáng M t trong nh ng quy trình t ng h p d u nh n sinh hầ ờ ộ ữ ổ ợ ầ ờ ọc được quan tâm nghiên c u nh t hi n nay d a trên quá trình oxi hóa ch n l c liên k t b i trong ứ ấ ệ ự ọ ọ ế ộ
m ch cacbon c a d u th c vạ ủ ầ ự ật để ạo ra các epoxit, sau đó ở t m vòng, bi n tính các ếepoxit này thành các ancol ho c este m i trên xúc tác axit ặ ớ
Xúc tác siêu axit r n mesocacbon hóa ắ là loại xúc tác có ngu n g c hồ ố ữu cơ, có th ể chế
t o t ạ ừcác loại sinh kh iố , đang là một trong nh ng lo i xúc tác d ữ ạ ịthể ốt nhấ t t, được ứng
d ng nhi u trong các quá trình t ng h p nhiên li u sinh h c Ngoài ng dụ ề ổ ợ ệ ọ ứ ụng đó, tiềm năng của xúc tác cacbon hóa cũng rấ ứt h a hẹn đối v i quá trình phá vòng epoxit và ớeste hóa các nhóm chức -OH t o thành chính là quá trình t o ra d u nh n sinh hạ – ạ ầ ờ ọc
gốc Ưu điểm l n nh t c a xúc tác này là tính d ớ ấ ủ ị thể, độ axit và tính ổn định cao Tuy nhiên, các phân t g c triglyxerit có trong d u, m ng th c vử ố ầ ỡ độ ự ật có kích thước động
h c r t l n ọ ấ ớ gây khó khăn cho việc ti p xúc gi a các tâm axit và nhóm ch c c n tác ế ữ ứ ầ
động Do v y, ch t o các lo i xúc tác cacbon hóa m i, có c u trúc mao qu n trung ậ ế ạ ạ ớ ấ ả
Trang 11HVTH: Nguy n Quang Duy 2 ễ
bình (MQTB) với kích thước mao qu n phù h p vả ợ ới kích thước động h c cọ ủa triglyxerit chuy n hóa d u th c v t thành d u nh n sinh h c g c, để ể ầ ự ậ ầ ờ ọ ố có ý nghĩa về ặt mkhoa h c và th c ti n Nghiên cọ ự ễ ứu đã lựa ch n v u tọ ỏtrấ ại Việt Nam là ngu n nguyên ồliệu ban đầu để ch t o xúc tác mesocacbon hóa, ng th i s d ng d u th u d u cho ế ạ đồ ờ ử ụ ầ ầ ầ
ph n ng t ng h p d u nh n sinh h c N i dung nghiên c u s t p trung vào quá trình ả ứ ổ ợ ầ ờ ọ ộ ứ ẽ ậchế ạ t o d u nh n sinh h c, d a trên mầ ờ ọ ự ột quy trình điều ch xúc tác mesocacbon hóa n ế ổđịnh, có đầy đủ các đặc trưng quan trọng nh t ấ
Trang 12HVTH: Nguy n Quang Duy 3 ễ
Chương 1 TỔNG QUAN LÝ THUYẾT
1.1 T NG QUAN V D U NH N VÀ CÔNG DỔ Ề Ầ Ờ ỤNG
1.1.1 Công dụ ng của dầ u nhờn
a Bôi trơn máy
D u nh n nhi u công d ng ầ ờ có ề ụ trong đ công ụ ó d ng quan trọng nh t bôi ấ là trơn các
b m t chuy n ề ặ có ể động trượt gi a các ữ chi ết, ti làm gi m ma sát, do ó là gi m t n ả đ m ả ổ
thất cơ gi i trong ớ động dcơ ẫn đến t ng hi u su t ă ệ ấ có ích ủ c a toàn ng c Nguyên độ ơnhân c a vi c gi m ma ủ ệ ả sát là do khi bôi t n s s thay th ma rơ ẽ có ự ế sát trực ti p gi a ế ữcác chi ti t máy b ng ế ằ ma sát ộ ại ủ n i t c a màng chất bôi tr n th l ng ng n cách ơ ể ỏ ă các chi
ti t máy Ma ế sát ộ ạ n i t i gi a các ữ màng chấ ỏt l ng này luôn nh h n nhi u so v i các ỏ ơ ề ớ
l i s ạ ự ăn mòn và chống r D u nh n s t o m t l p màng m ng ph trên b m t các ỉ ầ ờ ẽ ạ ộ ớ ỏ ủ ề ặchi ti t ma sát có tác d ng ch ng r trong th i gian ng ng hoế ụ ố ỉ ờ ừ ạt động, nh t là nh ng b ấ ữ ộ
ph n m t Ngoài ra d u nh n còn có tác d ng h n ch tậ ẩ ướ ầ ờ ụ ạ ế ối đa sự lan truy n các ch t ề ấaxit được sinh ra t các lo i nhiên li u nhiừ ạ ệ ều lưu huỳnh trong động cơ diesel [1, 15, 16]
c Làm mát máy
Việc làm mát nhằm làm giảm nhi t c a các chi ti t máy ệ độ ủ ế Nhi u ề người cho r ng ằ
vi c m ệ là má đột ng c hoàn toàn dơ ựa vào h th ng n c làm mát Trên ệ ố ướ thự ế ệ ốc t h th ng
n c m ướ là mát ch th c hi n ỉ ự ệ được 60% cô ving ệc làm mát N c ch ướ ỉ làm mát ph n trên ầ
động c ơ là các nh xylanh, lòng xylanh và các van; đỉ còn ụ tr c khuỷu, các ổ đỡ trụ , c cam, các bánh răng, pitong và nhi u chi ti t khác ề ế được làm mát ằ b ng d u nh n ầ ờ Qua
Trang 13HVTH: Nguy n Quang Duy 4 ễ
s u th c nghi m cho th y nhiố liệ ự ệ ấ ệt độ cháy th ng 1090 1650° nh ng ph n ườ là – C, ữ ầ
chính c a van ủ có th lên t i 540 1095°C, nhiể ớ – ệt độ pitông có thể lên t i 540°C Thi c ớ ế(Sn) và chì Pb) là ( hai kim lo i nhi t nóng ch y th pạ có ệ độ ả ấ , được dùng ch t o ế ạ các chi
ti t ế trong ạc đỡ b Chúng thường m m ra 180°C và nóng ch y 232°C (ề ở ả ở Sn) và 327°C (Pb) Vì ậv y n u nh không s d ng d u nh n t n b t nhi s ế ư ử ụ ầ ờ để ả ớ ệt ẽ làm cho kim loạ ủi c a vòng bi nóng ch y ra và b phá h y Nguyên nhân sinh nhi t ch y u c a ng ả ị ủ ệ ủ ế ủ độ
cơ do ma gi a các b m t c a chi ti t bên trong ng là sát ữ ề ặ ủ ế độ cơ và do quá trình cháy của nhiên li u D u nh n ng thái l ng ệ ầ ờ ở trạ ỏ chảy qua các ề ặ b m t ma msát và ang th eo nhiệt
s m ẽlà má ậ ệt v t li u Chức ăn ng m là má đòi ỏ ầt h i d u ph i ch u nhi t cao, không b bi n ả ị ệ ị ế
ch t do tác d ng c a oxy trong không khí nhi t ấ ụ ủ ở ệ độcao [1, 15, 16]
Trong ng độ cơ diesel, khi nhi u ch t o mu i ên liệ áy ạ ra ộ than ẽ s bám c n trặ ên thành piston gây áy xecmch ăng, làm ngh n ẽ các ộ ọc b l Trong ng dùng xđộ cơ ăngpha chì, khi xăng cháy c ng t o m t l ng mu i ũ ạ ra ộ ượ ộ chì Các hi n t ng trên góp ệ ượ
ph n t o hai ầ ạ ra loạ ặ trong ầi c n d u nh n trong quá ờ trình làm việc: c n bùn và c n ặ ặ
c ng ứ
-C n bùn ặ đượ ạc t o thành do s k t h p gi a i n c, b s n ph m ự ế ợ ữ hơ ướ ụi, ả ẩ xuống c p và ấnhiên li u cháy ệ chư hoa àn toàn Cùng ớ v i th gian c n bùn s ời ặ ẽtích ụ t nhiều, đóng cục
l i s làm h n ch s ạ ẽ ạ ế ự lưuthông ủ ầc a d u nh n ờ
-C n c ng s n ph m c a quá trình oxi hóa ặ ứ là ả ẩ ủ các ợ h p ph n kém n nh trong ầ ổ đị có
d u t i nhiầ ạ ệt độ và suáp ất cao C n c ng lặ ứ àm thành l p áo c ng trên ớ ứ các chi ế ti t có nhiệt độ cao c a ng c ủ độ ơ Động không th m vi c mcơ ể là ệ ột cách bình th ng n u c n ườ ế ặ
c ng ứ tích ụt nhi u trên các chi ti t c a máy ề ế ủ
Trang 14HVTH: Nguy n Quang Duy 5 ễ
s n xuả ất với các quá trình xử lý bằng dung môi
Hiện nay đƣợ ử ục s d ng nhi u cho d u công nghi p, dề ầ ệ ầu động cơ hàng hải hay d u ầ
động cơ có tiêu chuẩn "th p"-ấ động cơ thế ệ cũ Đặc tính độ h nh t đ ng h c cao nên d ớ ộ ọ ễdàng pha ch các lo i d u t : d u c t g t kim loế ạ ầ ừ ầ ắ ọ ại, đến dầu xy lanh hay động cơ hàng
hải, tàu thuỷ hay các loại dầu truyền động hay tr l c tay lái ợ ự
-D u g c nhóm II-Theo phân lo i là d u gầ ố ạ ầ ốc có hàm lƣợng sulfur < 0.03%, hàm lƣợng hydrocacon bão hòa >90%, ch s nh t 80-ỉ ố độ ớ 119 Đƣợc x lý s n xu t b ng ử ả ấ ằquá trình x lý dung môi và có thêm x ử ửlý bằng hydro
D u g c nhóm II thông dầ ố ụng để ả s n xu t dấ ầu động cơ có độ nh t SAE 10W-ớ XXhay 15W-XX Đặc tính c a nhóm d u gủ ầ ốc này là có độ nhớt động h c cao có th pha ọ ể
Trang 15HVTH: Nguy n Quang Duy 6 ễ
chế ầu động cơ diesel tả ặ d i n ng, là lo i dạ ầu đòi hỏi độ ề b n c a màng dủ ầu bôi trơn cao
do v n hành nhiậ ở ệt độ cao hoặc ở ốc độ thấp nhưng moment xoắ ấ t n r t cao Lo i d u ạ ầ
g c này ố có hàm lượng lưu huỳnh và h p chợ ất thơm đa vòng gần như không có nên có tính ổn định oxy hoá và b n nhi t cao ề ệ
-D u g c nhóm III-Theo API phân lo i là d u gầ ố ạ ầ ốc có hàm lượng sulfur <0.03%, hàm lượng hydrocacon bão hòa >90%, ch s nhỉ ố độ ớt >120 Đượ ảc s n xu t b ng cách ấ ằ
x ửlý bằng dung môi và có thêm x lý bử ằng phường pháp hydrocracking
D u g c nhóm III thông dầ ố ụng để ả s n xu t d u nhấ ầ ớt động cơ có độ nh t SAE 5W-ớ
XX hay 0W-XX, hi n nay s d ng h u hệ ử ụ ầ ết cho động cơ xăng (gasolin) nhóm xe tải
nh ẹ và xe hơi với tốc đ cao Đặộ c tính c a d u gủ ầ ốc này là có độ nhớt động học rất thấp, chỉ ố độ s nhớt cao nên trước đây nhà sản xu t có th pha chung d u g c nhóm III vào ấ ể ầ ốnhóm I để ả c i thi n tính ệ ổn định oxy hoá và chống bay hơi của nhóm I khi s n xuả ất
dầu động cơ
-D u góc nhóm IV hay d u g c PAO (poly alpha olefin) là d u g c t ng h p hoàn ầ ầ ố ầ ố ổ ợtoàn, có tính ch t r t cao cấ ấ ấp như: chỉ ố độ s nhớ ất cao 145, không có lưu huỳt r nh hay aromatic
-D u g c nhóm V là các lo i khác loầ ố ạ ại trên nhưng đượ ổc t ng hợp như: este, di-este, poly buten poly alpha glycol…có tính ch t r t cao c p: ch s nh t r t cao, bấ ấ ấ ỉ ố độ ớ ấ ền nhi t [2] ệ
Bảng 1.1 Phân loại dầu gố c theo API Chỉ tiêu
Loại
D u ầ
Hàm lượng lưu huỳnh Hàm lượng hydrocacbon ở
trạng thái bão hòa
Chỉ số độ nhớt
Trang 16HVTH: Nguy n Quang Duy 7 ễ
- Hydrocacbon thơm đơn vòng và đa vòng chủ ế y u ch a các m ch nhánh alkyl ứ ạ
- Các h p ch t ch a vòng naphten, vòng thợ ấ ứ ơm và mạch nhánh alkyl trong cùng
chế, độ ổn định nhi t và kh ệ ả năng tương hợp v i các ch t khác nhau ( ấớ ấ ch t ph gia) ụ
hoặc vật liệu mà d u bôi tr s p xúc trong quá trình s d ng [14] ầ ơn ẽtiế ử ụ
b Phụ gia (additives)
Định nghĩa
Phụ gia là nh ng h p ch t hữ ợ ấ ữu cơ, cơ kim và vô cơ, thậm chí là các nguyên t ốđược thêm vào các chất bôi trơn để nâng cao các tính ch t riêng bi t cho s n ph m ấ ệ ả ẩcuối cùng Thường m i lo i ph ỗ ạ ụ gia được dùng nở ồng độ ừ t 0,01-5% khối lượng Tuy nhiên, trong nhiều trường h p m t ph gia có th ợ ộ ụ ể được đưa vào ở kho ng nả ồng độ dao
động t vài ph n triừ ầ ệu đến 10% kh i lư ng [15] ố ợ
Yêu cầu v ph gia ề ụ
Trang 17HVTH: Nguy n Quang Duy 8 ễ
- Không bị phân h y bủ ởi nước và kim lo i ạ
- Không bị ốc hơi ở điề b u ki n làm vi c c a h th ng d u nh n ệ ệ ủ ệ ố ầ ờ
- Không làm tăng tính hút ẩm c a d u nh n ủ ầ ờ
- Hoạt tính có th kiể ểm tra được
- Không độc, r ti n, d ki m ẻ ề ễ ế
Bảng 1.2 Các loại phụ gia thường sử ụ d ng Loại phụ gia Chức năng
Làm ch m quá trình oxy hóa trong d u (ậ ầ tăng độ ề b n oxy hóa)
b ng cách th ng hóa b m t kim loằ ụ độ ề ặ ại, ức ch t o g c t do ế ạ ố ự
và phân h y các hydroperoxit ủPhụ gia t y r a ẩ ử Ngăn cản, lo i tr các c n không tan trong d u, c n s n, ạ ừ ặ ầ ặ ạ
cacbon và các hợp ch t chì trên các b ph n c a đấ ộ ậ ủ ộng cơ.Phụ gia phân tán Ngăn ngừa, làm ch m quá trình t o c n và lậ ạ ặ ắng đọng trong
điều ki n ho t đ ng nhi t đ th p ệ ạ ộ ở ệ ộ ấPhụ gia chống ăn
mòn
Giảm thi u vi c t o thành các peoxit hể ệ ạ ữu cơ, axit và các thành
ph n oxy hóa khác làm xu ng c p d u nh n ầ ố ấ ầ ờPhụ gia ch ng g ố ỉ Ngăn cản s ti p xúc giự ế ữa nước v i b mặớ ề t kim lo i, tránh t o ạ ạ
thành Fe (OH)2là tác nhân tạo làm cho các chi tiết han gỉ Phụ gia ch ng mài Bám dính trên b mố ề ặt kim lo i nh m gi m b t s c xát, t a ạ ằ ả ớ ự ọ ỏ
Phụ gia c c áp ự Phụ gia giúp d u nh n làm viầ ờ ệc được dưới điều ki n áp suệ ất
cao, như các loại dầu h p s , dộ ố ầu bánh răng
Phụ gia h ạ điểm H ạ thấp điểm đông đặc c a d u, tránh vi c d u nh n b ủ ầ ệ ầ ờ ị đông
Trang 18HVTH: Nguy n Quang Duy 9 ễ
đông đặc đặ ạ ởc l i nhi t đ ệ ộ thường
Phụ gia ch ng t o ố ạ
b t ọ
Tránh ho c gi m s t o b t do bặ ả ự ạ ọ ọt làm tăng sự oxy hóa, gây
t n th t d u nhổ ấ ầ ờn, năng cản s ự lưu thông dầu khi tu n hoàn, ầgây ra hiện tượng bôi trơn không đầy đủ
1.2 T NG QUAN V D U NH N SINH H C Ổ Ề Ầ Ờ Ọ
1.2.1 T ng quan v dổ ề ầ u nhờn sinh h c ọ
a Khái niệ m, ứng dụng ủ ầu nhờ c a d n sinh h c ọ
D u nh n sinh h c là thu t ng ầ ờ ọ ậ ữ dùng đểchỉ những chất bôi trơn có hai đặc điểm là
d phân h y sinh h c và không ễ ủ ọ độc cho sinh vật và môi trường s ng ố
D u nh n sinh hầ ờ ọc cũng có nh ng ng dữ ứ ụng như dầu khoáng như: d u công ầnghiệp như dầu máy, d u máy nén, d u gia công kim lo i, và các lo i d u th y lầ ầ ạ ạ ầ ủ ực
D u ô tô ví d ầ ụ như dầu động cơ, dầu truyền động, d u h p sầ ộ ố, cũng như phanh và các chấ ỏt l ng th y l c; và các lo i dủ ự ạ ầu đặc bi t nhệ ư các loạ ầi d u ch bi n, d u tr ng, d u ế ế ầ ắ ầ
đo lường Nh ng l i ích chính c a d u nh n sinh h c th hi n trong hình1.1 và 1.2 ữ ợ ủ ầ ờ ọ ể ệtrong đó cho thấy các lĩnh vực s d ng d u nh n sinh h c trong các ng d ng ô ử ụ ầ ờ ọ ứ ụ tô.Những lo i d u này có th thay th các lo i d u g khoáng ạ ầ ể ế ạ ầ ốc như dầu động cơ, dầu thủy
l c, d u máy nén, d u nhự ầ ầ ớt cho máy phát điện, bơm, máy kéo, bánh răng, dầu cách điện, d u gia công kim lo i, d u d u hàng không, d u m [3] ầ ạ ầ ầ ầ ỡ
Hình 1.1 Lợi ích cơ bản khi sử dụng dầu nhờn sinh học
Trang 19HVTH: Nguy n Quang Duy 10 ễ
Hình 1.2 Yêu cầu bôi trơn cho một chiếc xe tải nâng lên
b Tính chấ t và ưu nhược điểm c a dủ ầu nhờ n sinh h c ọ
Do đi từ nguyên liệu ban đầu là d u m ng th c v t nên d u nh n sinh h c là ầ ỡ độ ự ậ ầ ờ ọ
m t lo i h p ch t hoàn toàn có kh ộ ạ ợ ấ ả năng tái chế Điều này đặ c biệt có ý nghĩa khi mà trữ ợ lư ng d u m trên th gi i s c n dầ ỏ ế ớ ẽ ạ ần trong tương lai và ầd u nh n sinh h c có kh ờ ọ ảnăng phân hủy sinh học cao nên ít độc hơn cho sinh vật cũng như ít gây ô nhiễm môi trường như dầu khoáng Chính vì th d u nh n sinh h c có nhế ầ ờ ọ ững ưu điểm vượt tr i ộhơn dầu gốc khoáng Dưới đây là mộ ốt s ch tiêu chỉ ất lượng để đánh giá được d u ầ
nh n sinh h c có th thay th d u nh n gờ ọ ể ế ầ ờ ốc khoáng trong tương lai:
-Chỉ ố độ s nh t (ớ VI) Là sự thay đổi độ nhớt của dầu nhờn trong khoản nhiệt độ cho : trước, là chỉ số quan trọng để đánh giá dầu nhờn Dầu nhờn có độ nhớt biến đổi lớn theo nhiệt độ thì VI thấp Dầu nhờn có độ nhớt biến đổi nhỏ theo nhiệt độ thì VI cao
D u nh n sinh h c có nhầ ờ ọ độ ớt không thay đổi v i nhiớ ệt độ nhiều như dầu khoáng Điều này có th là m t l i th khi thi t k ể ộ ợ ế ế ế chất bôi trơn để ử ụ s d ng trên m t ph m vi ộ ạnhiệt độ ộng Điều này cũng có thể ẫn đế r d n các loại có độ nh t thớ ấp hơn cho các ứng
dụng tương tự ết hợ k p v i truy n nhi t d ớ ề ệ ễ dàng hơn.Chỉ ố độ s nhớt của dầu thực vật là 100-200 VI cao hơn dầu khoáng là 90 [3, 11] VI
Trang 20HVTH: Nguy n Quang Duy 11 ễ
-Điểm ch y là ả điểm mà ở đó có nhiệt độ thấp nh t khi xu t hi n nh giấ ấ ệ ỏ ọt đầu tiên
c a d uủ ầ Điểm ch y là ch s quan tr ng trong công nghi p D u nh n sinh h c t d u ả ỉ ố ọ ệ ầ ờ ọ ừ ầ
thực vật có điểm ch y -20-10ả là oC thấp hơn dầu nh n làm t d u khoáng -15ờ ừ ầ là oC, do
đó cung cấp lo i dạ ầu bôi trơn làm việ ốc t t khi tr i l nh [3, 11] ờ ạ
-Nhiệt độ chớp cháy là nhiệt độ thấp nhất mà tại áp suất khí quyển (101, 3 KPa), mẫu dầu nhớt được nung nóng đến bốc hơi và bắt lửa Mẫu sẽ chớp cháy khi có ngọn lửa và lan truyền tức thì ra khắp bề mặt của mẫu dầu Như vậy nhiệt độ chớp cháy là nhiệt độ mà tại đó lượng hơi thoát ra từ bề mặt của mẫu dầu nhờn sẽ bốc cháy khi có ngọn lửa đưa vào và nhiệt độ thấp nhất mà tại đó hơi thoát ra từ mẫu dầu nhờn vần tiếp tục cháy được trong 5 giây gọi là điểm bắt lửa Điểm chớp cháy và điểm bắt lửa phụ thuộc vào độ nhớt của dầu nhờn: Dầu nhờn có độ nhớt thấp thì điểm chớp cháy và điểm bắt lửa thấp Ngược lại, dầu nhờn có độ nhớt cao điểm chớp cháy và điểm bắt lửa cao Điểm ch p cháy c a d u nh n sinh hớ ủ ầ ờ ọc cao hơn dầu nh n khoáng, ờ do đó làm
giảm đáng kể các nguy cơ cháy trong trường h p rò r chợ ỉ ất bôi trơn, và an toàn khi bày bán t i cạ ửa hàng [3, 11]
-D u m ầ ỡ bôi trơn đạt yêu c u là cho tầ ốc độ thấp và áp su t th p khi v n hành Bôi ấ ấ ậtrơn đường bao xảy ra khi độ nh t dớ ầu không đủ để ngăn ngừ a ti p xúc b m t Ph ế ề ặ ụgia ch ng mài mòn t o ra mố ạ ột màng bao ph t i b m t tiủ ạ ề ặ ếp xúc để gi m mài mòn ảTính chống mài mòn được xác định b i các ki m tra trong phòng thí nghi m tiêu ở ể ệchuẩn D u nhầ ờn được làm t d u th c vừ ầ ự ật có đặc tính ch ng mài mòn tố ốt hơn làm từ
-Hơi ầu và hơi dầ d u gi m, dả ẫn đến ít hít phải hơi ầ d u vào ph i [3, 11] ổ
-Kh ả năng tương thích da tốt hơn-ít ảnh hưởng đế da Môi trườn ng làm vi s ch s ệc ạ ẽ[3, 11]
-H s ma sát c a d u nh n sinh h c thệ ố ủ ầ ờ ọ ấp hơn dầu khoáng-Tiết ki m chi phí b o trì ệ ả
ít hơn, năng lượng, lưu trữ, và chi phí x [3, 11] ửlý
Nhược điểm:
Trang 21HVTH: Nguy n Quang Duy 12 ễ
Nhiều nghiên c u gứ ần đây trong lĩnh vực s n xu t d u nh n t d u th c v t trong ả ấ ầ ờ ừ ầ ự ậ
đó chủ ế y u là những thay đổ ề phương pháp hóa họi v c và ch t ph gia ấ ụ
D u nh n sinh hầ ờ ọc có giá thành cao hơn so vớ ầi d u khoáng vì tác ch t làm nên dấ ầu
nh n sinh h c là nh ng polyol rờ ọ ữ ất đắt ti n ề Nhưng vì những ưu điểm vượt tr i c a nó, ộ ủ
nhất là ưu điểm v mề ặt môi trường, nên trong tương lai, chắc ch n d u nh n sinh hắ ầ ờ ọc
s cẽ ạnh tranh được vớ ầi d u khoáng [3, 11]
1.2.2 Nguyên li u cho quá trình t ng hệ ổ ợ p dầu nhờn sinh h c ọ
a Giới thiệu về các nguyên liệu đã được sử ụ d ng đ ổể t ng hợ ầ p d u nh n sinh h c ờ ọ
Để ả s n xu t d u nh n sinh h c có th ấ ầ ờ ọ ể đi từ nhi u ngu n nguyên li u khác nhau ề ồ ệnhư ầ: d u d a, dừ ầu đậu nành, d u c , d u th u d u, d u h t c i Nhóm tác gi H.M ậ ọ ầ ầ ầ ầ ạ ả ảMobarak và c ng s [3] ộ ự đã tóm tắt các nguyên liệu để ả s n xu t d u nh n sinh hấ ầ ờ ọc trong bảng sau
Bảng 1.3 Tóm tắt những nghiên cứu về ầ d u thực vật làm nguyên li u s n xu t dệ ả ấ ầu
nhờ n sinh h c ọ
Dầu thực vật nguyên liệu Tiêu chuẩn Kết quả
Dầu dừa SAE 20W50 Hệ số ma sát thấp nhất
Tính chất chống mài mòn cao hơn Tính chất nhờn cao hơn
Khả năng oxi hóa và tính chống
ăn mòn tốt Kích hoạt dãy hydrocacbon chưa bão hòa
Giữ ổn định lớp màng bôi trơn của dầu nhờn
Dầu cọ thải SAE 40 Hệ số ma sát thấp hơn
Độ nhớt cao hơn
Dầu thực vật
(jatropha, đậu tương, cọ,
Dầu trên cơ sở gốc khoáng
Điểm chớp cháy cao Chỉ số độ nhớt cao
Trang 22HVTH: Nguy n Quang Duy 13 ễ
dừa thầu dầu, hướng
dương)
Tinh chất nhờn cao Mất mát bay hơi tháp Được đề xuất hiệu suất tốt hơn Chi phí rẻ nhất
Thân thiên với môi trường Dầu thầu dầu SAE20W50 Chỉ sổ độ nhớt cao
Xu hướng hình thành chất kết tủa thấp hơn
Tính bay hơi thấp hơn Khả năng chống oxi hóa tập trung hơn
Dầu đậu nành Dầu trên cơ sở gốc
khoáng
Hệ số ma sát thấp nhất Tính chất nhờn tốt hơn Không có chất độc Giá thành rẻ và thân thiên với môi trường
Dầu cọ dựa trên TMP este SAE 40 Đặc tính chống mài mòn tốt
Dầu thầu dầu và dầu cọ SAE 20W40 Giảm hệ số ma sát cưỡng bức và
mài mòn Tính chất độ nhớt tốt
Có thể tái sử dụng và phân hủy sinh học
Thân thiện với môi trường Kiểm soát được sự bay hơi Dầu Pongamia SAE 20W40 BSEC nhỏ nhất và BTE lớn nhất
khi ở điều kiện trung bình và cao
Sự mất mát do ma sát ít hơn Cải thiện hiệu suất
Hoàn thiện hơn việc loại bỏ chất thải
Trang 23HVTH: Nguy n Quang Duy 14 ễ
Dầu Jatropha SAE 20W40 Giảm tổn thất ma sát
Ít bị hao hụt Giảm hệ số ma sát Dầu hạt cải biến đổi hóa
học
SAE20W40 Độ oxi hóa ổn định
Cải thiện tính chảy ở nhiệt độ thấp Cải thiện khả năng chống mài mòn
Dầu đậu nành Dầu nhờn tổng hợp
thương mại
Độ nhớt cao
D u nh n sinh h c ầ ờ ọ đượ ảc s n xu t nh ng lo i d u th c vất ừ ữ ạ ầ ự ật như jatropha, dầu đậu nành, d u c , d u th u d u, d u d a, dậ ọ ầ ầ ầ ầ ừ ầu hướng dương …có những ưu điể vượm t trội
v nh t, ch s ề độ ớ ỉ ố độ nhớt, tính thân thiện môi trường, điểm chớp cháy… so với ầd u
nh n g c khoáng D u th c v t là ngu n nguyên li u tái t o, có th phân h y sinh hờ ố ầ ự ậ ồ ệ ạ ể ủ ọc
và không độc h i So v i d u g c khoáng, d u g c th c vạ ớ ầ ố ầ ố ự ật độ nh t ớ ổn đị , độnh oxy hóa tốt hơn, chỉ ố độ s nhớt cao hơn, điểm ch p cháy cao, kh ớ ả năng bay hơi thấp Chính vì những điều trên mà d u th c v t d n tr thành nguyên li u có th thay th ầ ự ậ ầ ở ệ ể ế
d u m t ng h p d u nh n sinh h c ầ ỏ để ổ ợ ầ ờ ọ
1.2.3 Gi i thiớ ệu về ầ d u thầu dầu-nguyên liệu tổng hợp dầu nh n sinh h c ờ ọ
a Đặc điểm chính c a dủ ầu thầu dầ u
Cây th u d u (Ricinus communis) là m t loầ ầ ộ ại cây đại kích, có ngu n g c nhiồ ố ệt
đới châu Á và châu Phi D u th u d u t ầ ầ ầ ừ lâu đã được biết đến như một lo i d u làm ạ ầthuốc và đượ ử ục s d ng ch yủ ếu là để ổ x hay thu c nhuố ận tràng để chống táo bón Hơn
nữa nó có đặc tính gây bu n nôn và ồ được phân loại như dầu không ăn được Cây th u ầ
dầu đã được trồng để ấ l y dầu ở Ai C p khoậ ảng 6000 năm trước Ngày nay, nó được
nh p kh u và trậ ẩ ồng trên quy mô thương mại trên toàn th giế ới trong vùng ôn đới Châu
Á có th ể được coi như là nơi cung c p chính các lo i d u và chấ ạ ầ ất béo được s d ng ử ụcho các ngành công nghi p hóa d u ệ ầ Ấn Độ là nước xu t kh u l n nh t th gi i cấ ẩ ớ ấ ế ớ ủa
d u th u d u, v i th ầ ầ ầ ớ ị phần 70% t ng kim ng ch xu t kh u, ti p khoổ ạ ấ ẩ ế ở ảng cách đáng kể
c a Trung Qu c, Brazil và Thái Lan.ủ ố Các nước nh p kh u chính là M , Nga và Nhậ ẩ ỹ ật
B n [4] ả
Trang 24HVTH: Nguy n Quang Duy 15 ễ
Hình 1.3 S ản lượng hàng năm của dàu thầu dầu
Cây d u th u d u là m t lo i cây b i l n hay cây cao (tùy thu c vào khí h u), nhanh ầ ầ ầ ộ ạ ụ ớ ộ ậchóng phát tri n trong t ể ự nhiên, đạt đến 12m chi u cao, m c dù nó là nh ề ặ ỏ hơn nhiều khi tr ng ồ ở vùng ôn đới Thân cây r ng và màu xanh nhỗ ạt, đôi khi nhuốm màu đỏ Các
lá l n (10-ớ 40 cm dài), màu nâu đỏ bóng loáng v i gân lá rõ ràng Cây cho lá quanh ớnăm, cho hoa từ tháng Bảy đến tháng Chín, và nh ng h t gi ng chín t tháng cữ ạ ố ừ hín đến tháng m i mườ ột Các h t giạ ống được ch a trong qu có nhiứ ả ều gai màu đỏ vào mùa thu
và được phát tán bởi gió và nước [4]
Hình 1.4 Cây, quả ạ, h t và dầu th u dầu ầ
b Thành phần và đặc tính hóa lý c a dủ ầu thầu dầ u
Trang 25HVTH: Nguy n Quang Duy 16 ễ
D u cây ầ thầu d u có th có nh ng tính ch t v t lý và hóa h c khác nhau Tuy ầ ể ữ ấ ậ ọnhiên, b t k xu t x t ấ ể ấ ứ ừ nước nào ho c tr ng mùa nào thì thành ph n hóa h c c a nó ặ ồ ở ầ ọ ủ
vẫn tương đối ổn định Giống như các loại d u th c v t khác, d u th u d u là mầ ự ậ ầ ầ ầ ột triaxylglyxerin g m các axit béo khác nhau và glyxerin Các axit béo bao g m 90% ồ ồaxit ricinoleic và thay đổi một lượng nh axit béo bão hòa và không bão hòa Các hàm ỏlượng cao c a acid ricinoleic là lý do cho giá tr cao c a d u th u d u và kh ủ ị ủ ầ ầ ầ ả năng ứng
d ng linh hoụ ạt của nó trong ngành công nghiệp hóa ch t [4] ấ
Bảng 1.4 Thành ph n c a d u thầ ủ ầ ầu dầ u Axit béo Công thức Hàm lượng ( %)
Năm 1845, người ta phát hi n ra r ng làm nóng d u th u d u nhiệ ằ ầ ầ ầ ở ệt độ cao cho k t ế
qu thú v và mả ị ở ộ r ng các kh ả năng ứng d ng c a d u, và giá tr c a th u dụ ủ ầ ị ủ ầ ầu tăng lên
r t nhiấ ều Hơn nữa, với đặc điểm c a d u th u dủ ầ ầ ầu như khả năng bôi trơn cao, độ nhớt cao trên kho ng nhiả ệt độ ộ r ng và không tan trong d u béo và dung môi, làm cho nó ầđược s d ng ử ụ như chất bôi trơn cho thiết b hoị ạt động trong điều ki n kh c nghi t ệ ắ ệNgày nay, d u th u d u có r t nhi u ng dầ ầ ầ ấ ề ứ ụng như các làm dầu cơ sở cho các công thức dầu bôi trơn, chấ ỏt l ng chức năng và các loạ ầi d u ch bi n, nguyên li u cho s n ế ế ệ ả
xu t nhiên li u và ti n ch t hóa h c, thành ph n c a các loấ ệ ề ấ ọ ầ ủ ại sơn, chất ph và m c, ủ ựpolyme và xà phòng
a, công ngh sinh h c có th i thành ph n c a các axit béo trong d
thầu d u ho c tầ ặ ạo thành ch t m i thay th c t cấ ớ ế độ ố ủa dầu
Trang 26HVTH: Nguy n Quang Duy 17 ễ
Hình 1.5 Cấu trúc phân tử của dầu thầu dầu
Bảng 1.5 c tính v t lý, hóa h c tiêu biĐặ ậ ọ ểu củ a dâu thàu d u ầ
Nhìn vào bảng đặc tính lý hóa c a d u th u d u có th ủ ầ ầ ầ ểthấy, m c dù d u th u d u có ặ ầ ầ ầchỉ ố độ s nhớt cao nhưng tính chảy ở nhiệt độ ấ th p kém, tính oxi hóa và ổn định th y ủ
Hòa tan trong nước Không hòa tan trong nước Không hòa tan trong nước
Trang 27HVTH: Nguy n Quang Duy 18 ễ
phân kém nên d u th u d u c n tr i qua quá trình biầ ầ ầ ầ ả ến đổ ầi c n thiết để ả c i thiện đặc tính của dầu
c u t o m ch cacbon c a d u th u d u có ba nhóm ch
đôi C=C, và nhóm hydroxyl Đây là ba nhóm chức năng hoạt động, có th th c hi n ể ự ệ
nh ng biữ ến đổi hóa h c vào v trí c a ba nhóm chọ ị ủ ức năng này để ả c i thiện đặc tính của
d u th u d u Các ph n ng có th ầ ầ ầ ả ứ ể thực hiện nhƣ phả ứn ng th y phân, este hóa, xà ủphòng hóa c a nhóm este, các ph n ng oxi hóa, hydro hóa, epoxy hóa vào v trí nủ ả ứ ị ối đôi C=C Với nhóm ch c hydroxyl có th ứ ể thực hi n các ph n ng ệ ả ứ este hóa, thủy phân Các biến đổi hóa h c cọ ủa dầu th u dầ ầu đƣợc tóm t t trong b ng sau [5, 6]: ắ ả
Bảng 1.6 Tóm tắt những biế ổn đ i hóa h c có th ọ ểcó củ ầ a d u thầu dầ u tùy thu c vào ộ
các nhóm chức năng phản ứng Loại liên kết Phản ứng Chất phản ứng Loại sản phẩm
Liên kết este
Thủy phân
Axit, enzim, hoặc chất phản ứng, xúc tác twitchell
Axit béo, glyxerin Este hóa Rƣợu monohydric Este
Rƣợu hóa
Glyxerol, glycol, pentaerythritol và hợp chất khác
Mono và diglyxerit, mono glycol
Xà phòng hóa Kiềm, muối của
kim loại kiềm
Xà phòng hòa tan
và không hòa tan
Nối đôi
Oxi hóa, polyme
hóa Nhiệt độ, oxy Dầu polyme Hydro hóa Hydro (áp suất ôn
hòa) Hydroxystearates Epoxy hóa Hydro peroxit Dầu epoxy hóa Halogen hóa Cl2, Br2, I2 Dầu halogen hóa Phản ứng cộng S, axit maleic Dầu polyme
factice
Trang 28HVTH: Nguy n Quang Duy 19 ễ
Sunfo hóa H2SO4 Dầu sunfo hóa
capryl Nhiệt phân Nhiệt độ cao Axit undecylenic
heptandehyt Halogen hóa PCl5, POCl3
Dầu thầu dầu halogen hóa Ankoxyl hóa Etylen và/hoặc
Ankyl và ankyllat este este, phosphat Phản ứng tạo ure Isocyanates Ure polyme Sunfo hóa H2SO4
Dầu thầu dầu sunfo
hóa
1.2.4 Phương pháp biến dổi dầu thực vật thành d u nh n sinh h c ầ ờ ọ
Để ứ ng d ng d u th c vụ ầ ự ật như dầu nh n thì d u th c v t c n ph i tr i qua các quá ờ ầ ự ậ ầ ả ảtrình biến đổi hóa h c, thêm ch t ph ọ ấ ụ gia đặc bi t do d u th c v t có kh ệ ầ ự ậ ả năng chống oxi hóa và s ự ổn định nhi t kém Sau khi biệ ến đổ ầi d u th c v t s ự ậ ẽ được c i thi n s ả ệ ự ổn
định và hi u su t c a d u g c trong công th c dệ ấ ủ ầ ố ứ ầu bôi trơn, tạo ra ngu n nguyên li u ồ ệcho công nghiệp xanh
a Epoxy hóa liên kết đôi cacbon -cacbon
Các lo i d u th c v t và m ng vạ ầ ự ậ ỡ độ ật đang ngày càng được s dử ụng như nguyên liệu xanh các khu v c khác nhau c a ngành công nghiở ự ủ ệp Trong lĩnh vực d u nh n, ầ ờcác lo i d u m ng th c v t ho c các ạ ầ ỡ độ ự ậ ặ loạ ầu đượ ử ụi d c s d ng và ch t béo sau khi ấđược biến đổi hóa học đượ ức ng d ng nhi u vì v a thân thiụ ề ừ ện môi trường l i v a kinh ạ ừ
Trang 29HVTH: Nguy n Quang Duy 20 ễ
t c tính chế Đặ ảy ở nhiệ ột đ thấ ủ ầp c a d u thực vật kém và điều này làm h n ch vi c s ạ ế ệ ử
d ng chúng nhiụ ở ệt độ ậ v n hành th p, c bi t là trong các ch t l ng ô tô và công ấ đặ ệ ấ ỏnghi p Các lo i d u th c vệ ạ ầ ự ật có xu hướng hình thành các c u trúc tinh th l n nhiấ ể ớ ở ệt
độ ấ th p thông qua s p x p th ng nh t c a m ch cong triacylglyxerin Các tinh th l n ắ ế ố ấ ủ ạ ể ớ
h n ch dòng ch y c a h n h pạ ế ả ủ ỗ ợ Do đó để ả c i thi n tính ch t c a dệ ấ ủ ầu ban đầu, các biến
đổ ẽ đượi s c th c hi n, m t trong s ự ệ ộ ố đó là phả ứn ng epoxy hóa vào v trí nị ối đôi Cơ chế ủa quá trình đượ c c th hi n b i tác gi Jumat Salimon, Nadia Salih and Emad ể ệ ở ảYousif [7] như sau:
* Giải thích cơ chế :
Hình 1.6 Quá trình epoxy hóa axit oleic
Trang 30HVTH: Nguy n Quang Duy 21 ễ
Các bước quan tr ng trong quá trình t ng họ ổ ợp ba bước c a dieste hóa d u bao gủ ầ ồm epoxy hóa và m vòng c a axit oleic epoxy hóa và di-este hóa Quá trình epoxi hóa ở ủaxit oleic được th c hiự ện dưới tác nhân là hydropeoxit H2O2 s t n công vào liên kẽ ấ ết C=C c a axit oleic t o thành m ch vòng ba C-O-ủ ạ ạ C Sau đó vòng epoxy sẽ ị b phá v ỡ
nh ph n ng m ờ ả ứ ở vòng dưới tác nhân là RCOOH và xúc tác là axit p-toluensunfonic
để ạ t o m ch monoeste, tác nhân RCOOH ạ ở đây có thể là octanoic, nonanoic, lauric, myristic, palmitic, stearic và acid behenic Ph n ng este hóa c a h p ch t mono-ả ứ ủ ợ ấ este thu được s ẽ được th c hi n vự ệ ới các tác nhân là rượu đơn chức như butanol, iso-butanol v i xúc tác axit Hớ 2SO4 10% để ạ t o m ch di-este Sau quá trình trên d u thu ạ ầđược v i 2 m ch nhánh di-este t v trí nớ ạ ừ ị ối đôi ban đầu s ẽ tăng tính ổn định c a d u ủ ầtránh quá trình nh a hóa c a liên k t C=C cùng vự ủ ế ới đó đặc tính chảy ở nhiệt độ thấp
c a dủ ầu thu được cũng được c i thiả ện đáng kể, các tinh th ể sáp ở nhiệt độ thấp s ẽkhông còn hình thành Điều này s giúp c i thiẽ ả ện đáng kể ch s nh t c a d u thu ỉ ố độ ớ ủ ầđược [7]
1.3 XÚC TÁC CHO QUÁ TRÌNH T NG HỔ Ợ P DẦU NHỜN SINH H C Ọ
Xúc tác trong quá trình t ng h p d u nh n sinh h c có t m quan ng r t l n, nó có ổ ợ ầ ờ ọ ầ trọ ấ ớtác d ng làm giụ ảm năng lượng ho t hóa, t ạ ừ đó dẫn đến tăng tốc độ ph n ng Ngoài ra, ả ứxúc tác còn có tính ch n lọ ọc, nghĩa là có khả năng làm tăng hay chậm không đồng đều các lo i ph n ạ ả ứng và hướng ph n ng theo chi u có lả ứ ề ợi Dưới đây là mộ ốt s xúc tác có thể ử ụng để ổ s d t ng h p d u nh n sinh h c ợ ầ ờ ọ
1.3.1 Xúc tác axit lỏng
M t s xúc tác axit lộ ố ỏng điển hình s d ng cho quá trình t ng h p d u nh n sinh ử ụ ổ ợ ầ ờ
học được đưa ra ở b ng 1.7 [8] ả
Bảng 1.7 Hiệ u suất củ a ™P este d a trên loự ại xúc tác sử ụng d
Xúc tác Khố i lư ng xúc tác/axit béo ( ợ %) Hiệ u su t ( ấ %)
Trang 31HVTH: Nguy n Quang Duy 22 ễ
D a vào nh ng loự ữ ại xúc tác và điều kiện tổng hợp đã nói ở trên, nghiên c u này ứthu được k t qu kh quan v c tính c a d u jatropha, ™P ế ả ả ề đặ ủ ầ este cũng chính là của
Độ chuyển hóa đạt được là 99% 110-120ở oC trong 10 gi S d ng 40% Candida ờ ử ụrugosa lipase, ch ỉ có 64% TMP được chuy n hóa thành trimể este trong 24 gi áp suờ ở ất 5,3 kPa và 47oC V i Rhizomucor miehei c nh (50%), chuyớ ố đị ển đổi cao nh t cho ấtrieste ™P là 90% và đạt được trong 66 gi ờ
Biniyam Tefera [11] đã nghiên cứu s n xu t d u nh n sinh h c t d u th u d u vả ấ ầ ờ ọ ừ ầ ầ ầ ới tác nhân rượu metanol và xúc tác kali hydroxit (KOH), ph n ng liên t c trong mả ứ ụ ột
gi ờ dưới áp su t khí quy n Ph n n transấ ể ả ứ este hóa được th c hi n nhiự ệ ở ệt độ 65oC, 1% xúc tác kali hydroxit, t l mol cỷ ệ ủa rượu v i dớ ầu là 7:1, năng suất đạt được c a phủ ản
ứng này là 98% Sau khi t ng h p methyl este công th c dổ ợ ứ ầu bôi trơn đã được thêm vào m t s ph gia và dộ ố ụ ầu bôi trơn tổng hợp được có những đặc tính sau: độ nhớt ở
25oC là 888 kg/m3, ch s nhỉ ố độ ớt ở 40oC là 30,4 mm2/s, điểm ch y là-5ả oC
1.3.3 Xúc tác r n ắ
Nhóm các tác gi Cecilia Orellana Akerman, Yasser Gaber, Noraini Abd Ghani, ảMerja Lamsa, Rajni Hatti-Kaul [9] đã có nghiên cứu v vi c s d ng xúc tác d ề ệ ử ụ ị thểtrong vi c t ng h p d u nh n sinh h c Nghiên c u này cho th y axit silica-sulfuric và ệ ổ ợ ầ ờ ọ ứ ấ
Trang 32HVTH: Nguy n Quang Duy 23 ễ
enzym c nh là hai ố đị chất xúc tác đầy h a h n cho s t ng h p c a d u nh n sinh hứ ẹ ự ổ ợ ủ ầ ờ ọc
Nó được xem như chất xúc tác hi u qu cho t t c ệ ả ấ ả các axit béo và hơn nữa chi phí l i ạ
r và có th tái ch T ng hẻ ể ế ổ ợp este ựa trên các polyol và axit béo có đặ d c tính phù hợp cho các ng d ng chứ ụ ất bôi trơn, ngay cả ở nhiệt độ kh c nghi t Trong nghiên c u này, ắ ệ ứquá trình t ng h p các este t trimethylolpropane (™P) và các axit cacboxylic t C5 ổ ợ ừ ừđến C18 đã được nghiên c u và so sánh, s d ng ch t xúc tác d th khác nhau (axit ứ ử ụ ấ ị ểsilic-sulfuric, amberlyst-15, và c nh lipase B t Candida antarctica) Silica-axit ố đị ừsulfuric đã được tìm th y là ch t xúc tác hi u qu nh t sau amberlyst-15 Các s n ấ ấ ệ ả ấ ả
phẩm đã cho thấy tính chất chảy ở nhiệt độ không cao thích h p cho các ng d ng ợ ứ ụ ởnhiệ ột đ thấp, điểm chả ừy t -75oC đến-42oC và ch s ỉ ố độnhớ ạt đượt đ c là 80-208 Nhóm các tác gi Jinho Oh, Sungeun Yang, Chanyeon Kim, Inchang Choi, Jae ảHyun Kim, Hyunjoo Lee [10] đã nghiên cứu s d ng xúc tác zirconi sunfat hóa ử ụ để
t ng h p d u nh n sinh h c và ch ng minh chổ ợ ầ ờ ọ ứ ất xúc tác này cho năng suất cao H ọ đã thực hi n thành công quá trình transeste hóa tr c ti p dệ ự ế ầu đậu nành và th c hi n song ự ệsong ph n ng transeste hóa, este hóa h n h p axit béo t do v i dả ứ ỗ ợ ự ớ ầu đậu nành trên chất xúc tác zirconi v i loớ ại rượu khác nhau
Ngoài ra, còn có m t lo i xúc tác r n r t có tri n vộ ạ ắ ấ ể ọng đó là xúc tác trên cơ sởcacbon hóa mao qu n trung bình Xúc tác cacbon hóa mao qu n trung bình có tính ả ảchấ hóa lý vượ ội như độ ẫn điệt t tr d n, d n nhi t t t, khẫ ệ ố ối lượng riêng nh , di n tích b ỏ ệ ề
mặt riêng và độ ố ớn, trơ về ặ x p l m t hóa học, độ ề b n th y nhi t cao, chủ ệ ịu môi trường axit-bazơ, đặc bi t là h p ph ệ ấ ụ được các phân t ử kích thướ ớc l n, c ng k nh nên chúng ồ ềthu hút s quan tâm c a nhi u nhà khoa hự ủ ề ọc và được ứng d ng trong h u h t các ụ ầ ếngành công nghi p: hóa ch t, tách chệ ấ ất, năng lượng, x ử lý môi trường Trong đó xúc tác cacbon hóa mao qu n trung bình tr t t có c u trúc mao quả ậ ự ấ ản đồng đều Tùy theo điều ki n t ng hệ ổ ợp như: bản ch t c a ch t hoấ ủ ấ ạt động b mặề t, b n ch t c a ch t ph n ả ấ ủ ấ ả
ứng, nhiệt độ ổ t ng h p, giá tr ợ ị pH mà kích thước và c u trúc mao quấ ản khác nhau được hình thành: c u trúc lấ ục lăng (MCM-41), c u trúc lấ ập phương (MCM-48), c u trúc l p ấ ớ(MCM-50)
Trang 33HVTH: Nguy n Quang Duy 24 ễ
a Lục lăng b Lập phươngc Lớp m ng ỏ
Hình 1.7 Các dạng cấu trúc của xúc tác mao quản trung bình
1.3.4 Gi i thiớ ệ u về xúc tác cacbon hóa d ng mao qu n trung bình t v ạ ả ừ ỏ trấu
(mesocacbon hóa v ỏ trấu)
K t khi khám phá ra h xúc tác axit rể ừ ệ ắn đi từ đường glucozơ, hay nói cách khác là xúc tác trên cơ sở cacbon hóa đường glucozơ tạo v t li u g i là bậ ệ ọ ột đen, sau đó sunfo hóa s n ph m bả ẩ ột đen đi từ đường này [24, 25], các quá trình ch t o và phát tri n loế ạ ể ại xúc tác này đang tăng lên nhanh chóng vớ ấi r t nhi u ng dề ứ ụng như ổ t ng h p nhiên li u ợ ệsinh h c, bi n tính các v t li u ngu n Xúc tác loọ ế ậ ệ ồ ại này được ch tế ạo theo phương pháp cacbon hóa không hoàn toàn đường t nhiên t i nhiự ạ ệt độ kho ng 400ả oC, sau đó sunfo hóa với axit sunfuric để hình thành các tâm axit Theo nghiên c u c a tác gi [33], xúc ứ ủ ảtác có hoạt tính tương đương với axit sunfuric trong quá trình este hóa axit oleic, và
mạnh hơn so với ziconi sunfat hóa, nh a amberlyst-15 hay axit niobic trong phự ản ứng trao đổi este d u th c v t [34 ầ ự ậ ]
Các loại xúc tác trên cơ sở cbon (t ca ừ đây gọi là xúc tác cacbon hóa) có r t nhiấ ều ưu điểm c a xúc tác axit rủ ắn điển hình, được hình thành bởi đặc thù c a các nguyên t C ủ ử
s h u nhi u tr ng thái lai hóa t sp, spở ữ ề ạ ừ 2 cho đến sp3, mang đến kh ả năng tạo ra các
c u trúc khác nhau trong cùng mấ ột loại xúc tác như cấu trúc l p, ng hay c u trúc d ng ớ ố ấ ạ
c u Cacbon có th t n t i t hình thái tinh th ầ ể ồ ạ ừ ể đến vô định hình nên có th d dàng ể ễđưa các nhóm chức năng vào trong mạng lưới chất mang Hơn nữa, nh ng lo i xúc tác ữ ạnày có th ể được hoạt hóa để tăng ệ di n tích b m t, m rề ặ ở ộng kích thước mao qu n vả ới
b m t k ề ặ ị nước – ộ m t tính ch t quan trấ ọng để ắ g n các nhóm hoạt tính như sunfo cũng như duy trì hoạt tính trong môi trường có s tham gia cự ủa nước
Xúc tác cacbon hóa được ch t o d dàng t nh ng ngu n nguyên li u tái t o r ti n ế ạ ễ ừ ữ ồ ệ ạ ẻ ềnhư đường [31, 35, 36], g [37], asphalten t d u th c v t [38], glyxer [39], các loỗ ừ ầ ự ậ in ại cacbon composit ho c lignin [40, 41ặ ]; chúng cũng có thể được biến đổi để ạ t o ra
Trang 34HVTH: Nguy n Quang Duy 25 ễ
nh ng d ng có cữ ạ ấu trúc đặc trưng như ống nanocacbon đa thành sunfo hóa [38] Như
v y, ngoài nh ng ngu n nguyên li u tái tậ ữ ồ ệ ạo đi từ ầ d u m ng th c v t, nay chúng ta ỡ độ ự ậcòn có th t ng hể ổ ợp ra các xúc tác cũng có khả năng tái tạo đi từ cacbohydrat thiên nhiên;
M t lo i v t liộ ạ ậ ệu khác cũng thu hút được s quan tâm là t ng h p v t li u xúc tác ự ổ ợ ậ ệcacbon hóa d ng mao qu n trung bình có b m t riêng l n t các ngu n sinh kh i ạ ả ề ặ ớ ừ ồ ốTính ch t c a mao quấ ủ ản trung bình mang đến cho xúc tác kh ả năng nâng cao hoạt tính
và m r ng các ng dở ộ ứ ụng hơn so với xúc tác cacbon hóa bình thường có b m t riêng ề ặthấp [41-43] Có nhiều phương pháp có thể ứ ng dụng để ch t o loế ạ ại xúc tác này như phương pháp sử ụ d ng ch t t o c u trúc silica [43, 44ấ ạ ấ ], phương pháp hoạt hóa hóa h c ọ[37], trong đó phương pháp sử ụ d ng ch t t o c u trúc dấ ạ ấ ạng silica được ứng d ng ph ụ ổ
bi n nh t do có th t o ra c u trúc mao quế ấ ể ạ ấ ản đồng đều, tr t t M t s nghiên c u [43, ậ ự ộ ố ứ44] cho biết, khi đưa chấ ạt t o c u trúc d ng silica vào quá trình t ng h p s làm bấ ạ ổ ợ ẽ ền các mao qu n trong c a v t liả ủ ậ ệu xúc tác, tránh được quá trình s p c u trúc khung trong ậ ấgiai đoạn sunfo hóa Tuy nhiên, vẫn chưa có dữ ệ li u nào cho bi t ho t tính c a các lo i ế ạ ủ ạxúc tác đó trong trường h p c u trúc mao qu n b s p, nên vai trò c a silica trong quá ợ ấ ả ị ậ ủtrình sunfo hóa vẫn chưa được n m bắ ắt rõ ràng Theo đó, các ảnh hưởng c a b mủ ề ặt riêng, kích thước mao quản, độ axit t ng và mổ ật độ các nhóm-SO3H đến ho t tính c a ạ ủcác xúc tác cacbon hóa vẫn chưa được nghiên c u mứ ột cách đầy đủ ấ ầ, r t c n có nh ng ữnghiên cứu sâu hơn để ể hi u rõ nh ng quy lu t trong quá trình ch t o xúc tác, qua ữ ậ ế ạ đó
cải tiến phương pháp để ạ t o ra xúc tác t t nh ố ất
H xúc tác cacbon hóa mao qu n trung bình có th ệ ả ể được ch tế ạo theo phương pháp
biến tính đường k t h p ho t hóa gi i h n [ ] M t quy trình bi n tính-hoế ợ ạ ớ ạ 45 ộ ế ạt hóa như
vậy thường gồm các bước sau:
-T o ra dạ ạng nanocomposit silica/saccarozơ chứa axit photphoric m t ch t ho– ộ ấ ạt hóa thường s d ng trong quá trình ch t o than ho t tính ử ụ ế ạ ạ
-Cacbon hóa dạng nanocomposit trong môi trường khí trơ
-Tách chất tạ ấu trúc silica/photphoric theo phương pháp hòa tan o c
Hoạt tính của xúc tác đố ới v i quá trình m ở vòng và este hóa chưa được ki m ch ng ể ứ
do đây mới là ý tưởng nghiên cứu đầu tiên mu n ng d ng h xúc tác cacbon hóa d ng ố ứ ụ ệ ạmao qu n trung bình vào trong quá trình này, tuy nhiên vả ới độ axit cao, các mao quản
Trang 35HVTH: Nguy n Quang Duy 26 ễ
thông thoáng, giá thành r và có tính ch t tái tẻ ấ ạo, đây hứa h n s là h xúc tác r t phù ẹ ẽ ệ ấ
h p cho quá trình t ng h p d u nh n sinh h c gợ ổ ợ ầ ờ ọ ốc từ ầ d u, m ng thỡ độ ực vật
Giới thiệu v v ấề ỏtr u và tiềm năng chế ạ t o xúc tác mesocacbon hóa v ấu ỏtr
Trên th gi i hiế ớ ện có hơn 70 quốc gia s n xu t lúa gả ấ ạo, đặc bi t là các quệ ốc gia như
Việt Nam, Thái Lan, Trung Qu c, Ấn Độ, Braxin… Ở ệố Vi t Nam v i sớ ản lượng lương thực trên 30-40 tri u tệ ấn thóc/năm, tương ứng có kho ng 6 8 tri u t n tr u mả – ệ ấ ấ ỗi năm Trong số đó, sản lượng trấu thu gom được kho ng 4-5 tri u t n, ph n còn l i không thu ả ệ ấ ầ ạgom được b thị ải ra ngoài môi trường V i các tính ch t t ớ ấ ự nhiên như cứng, có xơ và
d gây tr y khi n các s n ph m làm t ễ ầ ế ả ẩ ừtrấu có ít dinh dưỡng, độ mòn cao hoặc lượng tro quá nhi u Cho tề ới nay chưa có phương án nào sử ụ d ng h u hi u ngu n ph li u ữ ệ ồ ế ệtrên tr làm nhiên liừ ệu đốt th ng hay s d ng làm chẳ ử ụ ất độn cho phân chuồng Lượng trấu không đượ ử ục s d ng hi n nay r t lệ ấ ớn, đặc bi t t i các nhà máy xay xát g o Do ít ệ ạ ạ
có giá tr kinh tị ế, cũng như giá trị ử ụ s d ng nên v ỏtrấu được coi như một lo i ph ạ ếthải nông nghi p, và là m t trong nh ng y u t gây ô nhiệ ộ ữ ế ố ễm môi trường Tu vào mỳ ục đích
s dử ụng, đặc trưng về ậ v t lý và hoá học được đánh giá theo nhiều tiêu chí khác nhau Thành ph n hoá h c c a tr u biầ ọ ủ ấ ến động theo gi ng lúa, mùa vố ụ, đặc trưng canh tác nông nghi p c a t ng ệ ủ ừ vùng khác nhau Qua đánh giá và theo dõi nhiều năm ở nhi u ềnước trên th gi i, thành ph n hoá h c c a trế ớ ầ ọ ủ ấu có đặc trưng được trình bày trong b ng ả
2 Hàm lượng c a các thành ph n trong trủ ầ ấu có biên độ dao động l n S liớ ố ệu đưa ra trong b ng 1.9 là s u t ng h p cả ố liệ ổ ợ ủa trên 40 nước trong th i gian t ờ ừ năm 1871 đến năm 1970 củ ổa t ch c FAO [45, 46 ứ ]
Bảng Đặc trưng thành phầ 1.9 n hoá học củ a nguyên liệu trấ u
Thành phần Khoả ng hàm lượ ng, %
D u trầ ấu thô (bay hơi) 0,4 3,0
Dịch chiết không chứa nitơ 24,7 38,8