Mẫu sẽ chớp cháy khi có ngọn lửa và lan truyền tức thì ra khắp bề mặt của mẫu dầu.. Nhƣ vậy nhiệt độ chớp cháy là nhiệt độ mà tại đó lƣợng hơi thoát ra từ bề mặt của mẫu dầu nhờn sẽ bốc
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VŨ MINH ĐƠNG Vũ Minh Đơng KỸ THUẬT HÓA HỌC TÊN ĐỀ TÀI Nghiên cứu ảnh hƣởng silic đến hoạt tính độ bền nhiệt xúc tác cacbon hóa mao quản trung bình từ nguồn vỏ trấu ứng dụng tổng hợp dầu nhờn sinh học LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT KỸ THUẬT HÓA HỌC KHÓA KTHH 2019A Hà Nội – Năm 2020 a Tai ngay!!! Ban co the xoa dong chu nay!!! 17061132018831000000 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - Vũ Minh Đông TÊN ĐỀ TÀI Nghiên cứu ảnh hƣởng silic đến hoạt tính độ bền nhiệt xúc tác cacbon hóa mao quản trung bình từ nguồn vỏ trấu ứng dụng tổng hợp dầu nhờn sinh học Chuyên ngành: Kỹ thuật Hóa học LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT KỸ THUẬT HÓA HỌC NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: GS.TS Nguyễn Khánh Diệu Hồng Hà Nội – Năm 2020 b LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan rằng, số liệu kết nghiên cứu luận văn trung thực chƣa đƣợc cơng bố dƣới hình thức Tôi xin cam đoan rằng, thông tin trích dẫn luận văn đƣợc rõ nguồn gốc giúp đỡ trình thực luận văn đƣợc cảm ơn Tác giả Vũ Minh Đông c LỜI CẢM ƠN Tôi xin tỏ lòng biết ơn tới GS.TS Nguyễn Khánh Diệu Hồng hƣớng dẫn tận tình mặt khoa học, truyền đạt kinh nghiệm, phƣơng pháp nghiên cứu, giúp tơi hồn thành luận văn Tôi xin chân thành cảm ơn thầy cô Bộ môn Công nghệ Hữu – Hóa dầu, Viện Kỹ thuật Hóa học giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi thời gian học tập nghiên cứu Hà Nội, ngày tháng Tác giả Vũ Minh Đông d năm 2020 MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN c LỜI CẢM ƠN d MỤC LỤC e DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT g DANH MỤC BẢNG .h DANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ i LỜI MỞ ĐẦU Chƣơng TỔNG QUAN LÝ THUYẾT 1.1 TỔNG QUAN VỀ DẦU NHỜN VÀ CÔNG DỤNG CỦA DẦU NHỜN 1.1.1 Thành phần dầu nhờn 1.1.2 Công dụng dầu nhờn .4 1.2 TỔNG QUAN VỀ DẦU NHỜN SINH HỌC 1.2.1 Khái niệm, ƣu nhƣợc điểm ứng dụng dầu nhờn sinh học 1.2.2 Nguyên liệu cho trình tổng hợp dầu nhờn sinh học 1.2.3 Giới thiệu dầu thầu dầu - nguyên liệu để tổng hợp dầu nhờn sinh học 10 1.2.4 Phƣơng pháp chung chuyển hóa dầu thực vật thành dầu nhờn sinh học 13 1.2.5 Tình hình nghiên cứu dầu nhờn sinh học giới Việt Nam .15 1.3 TỔNG QUAN VỀ XÚC TÁC CHO QUÁ TRÌNH TỔNG HỢP DẦU NHỜN SINH HỌC 16 1.3.1 Xúc tác axit lỏng 16 1.3.2 Xúc tác bazơ lỏng 17 1.3.3 Xúc tác rắn 18 1.3.4 Giới thiệu xúc tác cacbon hóa dạng mao quản trung bình từ vỏ trấu (mesocacbon hóa vỏ trấu) 19 1.3.5 Tình hình nghiên cứu xúc tác cacbon hóa mqtb giới Việt Nam 23 Chƣơng THỰC NGHIỆM VÀ CÁC PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 25 2.1 HÓA CHẤT SỬ DỤNG 25 2.2 CHẾ TẠO XÚC TÁC MESOCACBON HÓA VỎ TRẤU 25 2.2.1 Nhiệt phân vỏ trấu tạo biochar 25 2.2.2 Tách Si từ biochar 26 2.2.3 Chế tạo biochar sunfo hóa (BS) 26 e 2.2.4 Chế tạo xúc tác mesocacbon hóa vỏ trấu từ biochar sunfo hóa khơng tách Si 26 2.2.5 Chế tạo xúc tác mesocacbon hóa vỏ trấu từ biochar sunfo hóa tách Si 26 2.3 TỔNG HỢP DNSH DẠNG ESTE TRÊN CÁC XÚC TÁC MESOCACBON HÓA VỎ TRẤU 27 2.4 CÁC PHƢƠNG PHÁP ĐẶC TRƢNG XÚC TÁC VÀ NGUYÊN LIỆU .29 2.4.1 Phƣơng pháp nhiễu xạ tia X (XRD) 29 2.4.2 Phƣơng pháp phổ hồng ngoại (FT-IR) 30 2.4.3 Phƣơng pháp giải hấp NH theo chƣơng trình nhiệt độ (TPD-NH3) 31 2.4.4 Phƣơng pháp phân tích nhiệt (TG-DSC) .31 2.4.5 Phƣơng pháp sắc ký khí – khối phổ (GC-MS) 32 2.5 CÁC CHỈ TIÊU ĐÁNH GIÁ DẦU NHỜN SINH HỌC .32 2.5.1 Xác định độ nhớt động học (ASTM D445) 32 2.5.2 Xác định số độ nhớt từ độ nhớt động học 40ºC 100ºC (ASTM D 2270) 33 2.5.3 Xác định tỷ trọng (ASTM D1298) 33 2.5.4 Xác định số axit (ASTM D664) 33 2.5.5 Xác định số xà phòng (ASTM D5558) 34 2.5.6 Xác định điểm đông đặc (ASTM D 97) 34 2.5.7 Xác định hàm lƣợng nƣớc (ASTM D95) 35 2.5.8 Xác định điểm chớp cháy cốc hở (ASTM D92) 35 Chƣơng 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 36 3.1 KẾT QUẢ CHẾ TẠO VÀ XÁC NHẬN CẤU TRÚC XÚC TÁC MESOCACBON HÓA VỎ TRẤU .36 3.2 ĐỘ BỀN THỦY NHIỆT CỦA XÚC TÁc MRC VÀ MRC-deSi 41 3.3 ĐỘ BỀN NHIỆT CỦA XÚC TÁC MRC VÀ MRC-deSi .43 3.4 KẾT QUẢ CHUYỂN HÓA DẦU THẦU DẦU THÀNH DẦU NHỜN SINH HỌC DẠNG ESTE TRÊN XÚC TÁC ĐÃ TỔNG HỢP 45 3.4.1 Một số tính chất dầu thầu dầu .45 3.4.2 Kết khảo sát trình tổng hợp DNSH dạng este 48 3.4.3 Một số tính chất DNSH gốc este tổng hợp 56 KẾT LUẬN 60 TÀI LIỆU THAM KHẢO .61 f DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT Kí hiệu Ý nghĩa ATSM Hiệp hội tiêu chuẩn vật liệu Mỹ BET Phƣơng pháp hấp phụ - giải hấp phụ N DNSH Dầu nhờn sinh học ĐBSCL Đồng sông Cửu long FA Axit béo tự FT-IR Phổ hồng ngoại biến đổi Fourier JO Dầu jatropha GC - MS Phƣơng pháp phân tích sắc ký khí – khối phổ MQTB Mao quản trung bình SEM Hiển vi điện tử quét TCVN Tiêu chuẩn Việt nam TPD Giải hấp phụ theo chƣơng trình nhiệt độ TEM Phƣơng pháp hiển vi điện tử truyền qua XRD Nhiễu xạ tia X g DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Các loại phụ gia thƣờng sử dụng Bảng 1.2 Một số nghiên cứu dầu thực vật làm nguyên liệu sản xuất dầu nhờn sinh học Bảng 1.3 Thành phần dầu thầu dầu 12 Bảng 1.4 Đặc tính vật lý, hóa học tiêu biểu dầu thầu dầu 12 Bảng 1.5 Hiệu suất TMP (trimetylol propan) este dựa loại xúc tác sử dụng 17 Bảng 1.6 Đặc tính dầu jatropha (JCO) TMP este .17 Bảng 3.1 Một số tính chất hóa lý đặc trƣng dầu thầu dầu .46 Bảng 3.2 Thành phần axit béo metyl este từ dầu thầu dầu theo kết GC – MS .48 Bảng 3.3 Ảnh hƣởng nhiệt độ đến trình tổng hợp dầu nhờn sinh học 49 Bảng 3.4 Ảnh hƣởng thời giản phản ứng đến trình tổng hợp dầu nhờn sinh học 50 Bảng 3.5 Ảnh hƣởng hàm lƣợng xúc tác đến trình tổng hợp dầu nhờn sinh học .51 Bảng 3.6 Ảnh hƣởng tỷ lệ mol anhydrit axetic/dầu đến trình tổng hợp dầu nhờn sinh học 53 Bảng 3.7 Ảnh hƣởng tỷ lệ mol H 2O2/dầu đến trình tổng hợp dầu nhờn sinh học 54 Bảng 3.8 Ảnh hƣởng tốc độ khuấy đến trình tổng hộ dầu nhờn sinh học 55 Bảng 3.9 Tổng hợp thơng số cơng nghệ q trình tổng hợp DNSH gốc este từ dầu thầu dầu xúc tác MRC MRC-deSi 56 Bảng 3.10 Một số tiêu hóa lý DNSH gốc este từ dầu thầu dầu tổng hợp xúc tác MRC MRC-deSi 58 h DANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình 1.1 u cầu bơi trơn cho loạ i xe tải nâng Hình 1.2 Sản lƣợng hàng năm dầu thầu dầu 11 Hình 1.3 Cây, quả, hạt dầu thầu dầu 11 Hình 1.4 Sơ đồ mơ tả q trình tổng hợp dầu nhờn sinh học dạng este từ axit oleic 14 Hình 1.5 Các dạng cấu trúc xúc tác mao quản trung bình .19 Hình 2.1 Thiết bị chế tạo xúc tác cacbon hóa vỏ trấu……………………………… 25 Hình 3.1 Giản đồ SAXRD xúc tác MRC MRC-deSi 36 Hình 3.2 Giản đồ WAXRD xúc tác MRC MRC-deSi 38 Hình 3.3 Phổ FT-IR xúc tác mesocacbon hóa vỏ trấu 39 Hình 3.4 Giản đồ TPD-NH3 xúc tác MRC 40 Hình 3.5 Giản đồ TPD-NH3 xúc tác MRC-deSi 40 Hình 3.6 Giản đồ SAXRD xúc tác MRC sau xử lý thủy nhiệt nhiệt độ khác .41 Hình 3.7 Giản đồ SAXRD xúc tác MRC-deSi sau xử lý thủy nhiệt nhiệt độ khác .42 Hình 3.8 Giản đồ TG-DSC xúc tác MRC 43 Hình 3.9 Giản đồ TG-DSC xúc tác MRC-deSi .44 Hình 3.10 Giản đồ GC metyl este từ dầu thầu dầu 47 Hình 3.11 Phổ MS metyl ricinoleat có metyl este dầu thầu dầu, so sánh với phổ MS chuẩn metyl ricinoleat thƣ viện phổ 47 Hình 3.12 Ảnh hƣởng nhiệt độ đến hiệu suất tổng hợp dầu nhờn sinh học 49 Hình 3.13 Ảnh hƣởng thời gian phản ứng đến hiệu suất tổng hợp dầu nhờn sinh học 50 Hình 3.14 Ảnh hƣởng hàm lƣợng xúc tác đến hiệu suất tổng hợp dầu nhờn sinh học 52 Hình 3.15 Ảnh hƣởng tỷ lệ mol anhydrit axetic/dầu đến hiệu suất tổng hợp dầu nhờn sinh học 53 Hình 3.16 Ảnh hƣởng tỷ lệ mol H2O2 /dầu đến hiệu suất tổng hợp dầu nhờn sinh học 54 Hình 3.17 Ảnh hƣởng tốc độ khuấy đến hiệu suất tổng hợp dầu nhờn sinh học 55 Hình 3.18 Phổ FT-IR dầu thầu dầu 57 Hình 3.19 Phổ FT-IR DNSH gốc este 57 i LỜI MỞ ĐẦU Tổng hợp vật liệu mới, đặc biệt vật liệu xúc tác từ sinh khối, ứng dụng cho trình chuyển hóa tạo sản phẩm thân thiện với mơi trƣờng hƣớng nhận đƣợc nhiều quan tâm, nghiên cứu [2] Một sản phẩm biodiesel, trở nên phổ biến đƣợc nhắc đến thƣờng xuyên số vấn đề nóng liên quan đến nhiên liệu sinh học ngày [2-8] Bên cạnh biodiesel, số loại nhiên liệu khác ngày nhận đƣợc nhiều ý hơn, kể tới biokerosen, biogasolin, loại hydrocacbon xanh [2, 3] Dầu nhờn sinh học (DNSH) có phát triển tất yếu, nằm xu [2, 8-14] Xúc tác thích hợp cho trình tổng hợp DNSH từ dầu, mỡ động thực vật xúc tác dị thể có tính axit mạnh, chịu đƣợc mơi trƣờng chứa nhiều nƣớc dung mơi phân cực Do xúc tác cần có khung kỵ nƣớc tâm hoạt tính có độ ổn định cao Xúc tác cacbon hóa từ sinh khối hƣớng giải đƣợc vấn đề đó, nhờ có khung hệ đa vịng thơm ngƣng tụ có tính k ỵ nƣớc tốt, tâm hoạt tính nhóm –SO3 H có lực axit mạnh, đồng thời liên kết chặt chẽ với hệ đa vòng thơm ngƣng tụ [3, 15-20] Tuy vậy, xúc tác cacbon hóa có nhƣợc điểm bề mặt riêng thấp không chứa mao quản phù hợp với kích thƣớc động học phân tử triglyxerit có dầu, mỡ động thực vật [18-20] Để khắc phục nhƣợc điểm này, biến tính xúc tác cacbon hóa thành xúc tác cacbon hóa dạng mao quản trung bình (MQTB) trật tự hƣớng đƣợc tính đến đƣa ý tƣởng nghiên cứu [21, 22] Một ý tƣởng liên quan, xúc tác cacbon hóa dạng MQTB hay gọi xúc tác meso cacbon đƣợc chế tạo từ nguyên liệu vỏ trấu – loại sinh khối phổ biến Việt Nam, ứng dụng cho q trình chuyển hóa dầu thầu dầu thành DNSH gốc este Trong nội dung luận văn này, ảnh hƣởng xuất Si thành phần vỏ trấu đến cấu trúc, đặc trƣng hoạt tính xúc tác meso cacbon vỏ trấu đƣợc nghiên cứu, qua đề hƣớng xử lý để ứng dụng tốt loại xúc tác trình tƣơng tự