Tổng hợp γ-Al 2 O 3 làm chất mang xúc tác CaO-γ-Al 2 O 3 cho phản ứng tạo Biodiezel

Tổng hợp γ-Al 2 O 3 làm chất mang xúc tác CaO/γ-Al 2 O 3 cho phản ứng tạo Biodiezel MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU……… ………………………………………………….… ………3 CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN LÝ THUYẾT………………………….….……… 6 1.1. KHÁI QUÁT CHUNG VỀ VẬT LIỆU ÔXIT NHÔM 6 1.1.1. Nhôm hydroxyt………………………………….……………………6 1.1.2. Nhôm oxyt…………………….………………………………………7 1.2. VẬT LIỆU MAO QUẢN TRUNG BÌNH (MQTB)……………… ……… ….9 1.2.1. Giới thiệu chung…………………………………………………………….…9 1.2.2. γ-Al 2 O 3 mao quản trung bình (MQTB)……………………….………………10 1.2.2.1. Đặc tính của γ-Al 2 O 3 MQTB………………………………… ………….…10 1.2.2.2. Phân loại γ-Al 2 O 3 MQTB…………………………………… …………….10 1.3. PHƯƠNG PHÁP TỔNG HỢP γ-Al 2 O 3 SỬ DỤNG AXIT CACBOXYLIC LÀM CHẤT ĐỊNH HƯỚNG CẤU TRÚC…………………………….……….……11 1.4. KHÁI QUÁT CHUNG VỀ NHIÊN LIỆU KHOÁNG VÀ NHIÊN LIỆU DIEZEL……………………………………………………………… ……… ……15 1.4.1. Tiềm năng và nhu cầu sử dụng nhiên liệu khoáng……………………… … 15 1.4.2. Khí thải của nhiên liệu diezel truyền thống………………….……….……… 19 1.5. TỔNG QUAN VỀ DẦU THỰC VẬT ……………………………………… …20 1.5.1.Thành phần hoá học của dầu thực vật……………………………… …………20 1.5.2. Tính chất lý học của dầu thực vật……………………….………….………….22 1.5.3. Tính chất hoá học của dầu thực vật……………………… 22 1.5.4. Các chỉ tiêu quan trọng của dầu thực vật…………………… ………….……23 1.5.5. Tổng quan về biodiezel…………………………………….…… ……………24 1.5.5.1. Nhiên liệu sinh học………………………………………….…………….…25 1.5.5.2. Giới thiệu về biodiezel…………………………………… ………… ……25 1.5.5.3. Các quá trình chuyển hoá este tạo biodiezel ……………….………… ……31 Hoàng Quang Vinh Lớp : Hóa dầu 1 – K49 1 Tổng hợp γ-Al 2 O 3 làm chất mang xúc tác CaO/γ-Al 2 O 3 cho phản ứng tạo Biodiezel CHƯƠNG 2 : THỰC NGHIỆM…………………………………….……….…… 35 2.1. TỔNG HỢP γ-Al 2 O 3 MQTB………………………………….… …….…….35 2.1.1. Phương pháp điều chế Boehmite……….………………… ….………. …….35 2.1.2. Phương pháp điều chế γ-Al 2 O 3 MQTB…………………………. ……………35 2.1.3. Điều chế xúc tác CaO/γ-Al 2 O 3 ……………………………….………… ……36 2.1.4. Các phương pháp nghiên cứu đặc trưng của vật liệu γ-Al 2 O 3 ………… … 36 2.2. QUÁ TRÌNH TỔNG HỢP BIODIESEL 39 2.2.1. Yêu cầu về nguyên liệu 39 2.2.2. Quá trình tổng hợp biodiesel từ dầu thực vật 40 2.2.3 Cách tiến hành tổng hợp biodiesel………………………… ………….…… 41 2.3. CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH CHẤT LƯỢNG SẢN PHẨM 43 2.3.1. Xác định độ nhớt động học 44 2.3.2. Xác định nhiệt độ chớp cháy cốc kín…………………………………… … 44 2.3.3. Xác định tỷ trọng…………………………………………………….…… 45 2.3.4. Phương pháp sắc kí khí……………………………………………… ……….46 2.3.5. Phương pháp phổ hấp thụ hồng ngoại……………………………….… …….46 CHƯƠNG 3 : KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN…………………………… … …48 3.1. Kết quả tổng hợp chất mang và xúc tác………………………………… … 48 3.1.1. Kết quả tổng hợp γ-Al 2 O 3 …………………………………………….……… 48 3.1.2. Kết quả tổng hợp xúc tác CaO/γ-Al 2 O 3 …………………………… …………60 3.2. Kết quả tổng hợp Biodiezel………………………………………… …… … 61 3.2.1. Đặc trưng của dầu nành……………………………………… ……….….… 61 3.2.2. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến độ chuyển hóa biodiesel….……….… ….61 3.2.3. Nghiên cứu tái sử dụng xúc tác……………………………….……… ….67 3.3. ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG SẢN PHẨM………………….………….…… 68 KẾT LUẬN……………………………….………………………………………….70 Hoàng Quang Vinh Lớp : Hóa dầu 1 – K49 2 Tổng hợp γ-Al 2 O 3 làm chất mang xúc tác CaO/γ-Al 2 O 3 cho phản ứng tạo Biodiezel TÀI LI ỆU THAM KHẢO………………………………………………….…… 71 PHỤ LỤC LỜI MỞ ĐẦU Nhôm oxyt được biết đến với rất nhiều dạng tồn tại dưới các pha tinh thể khác nhau như γ, α, δ, η, θ,… Các oxyt nhôm có nhiều giá trị sử dụng, đặc biệt trong công nghệ hóa chất. Yếu tố đóng góp nên giá trị của oxyt nhôm là diện tích bề mặt riêng tương đối cao và có tính chất lý, hoá điển hình như độ bền cơ, bền nhiệt và có tính axit. Trong các dạng oxyt nhôm trên thì γ-Al 2 O 3 mang tính chất điển hình của một oxyt nhôm hoạt tính cao, dễ điều chế. Từ lâu trên thế giới γ-Al 2 O 3 đã được ứng dụng rộng rãi cho nhiều mục đích khác nhau mà phổ biến nhất là làm chất mang xúc tác cho nhiều quá trình hoá học. Đặc biệt trong lĩnh vực chế biến dầu mỏ, khi mà nguồn nguyên liệu ngày càng xấu hơn,các nhà máy lọc dầu đều sử dụng dầu nặng làm nguồn nguyên liệu chủ yếu thì việc dùng γ-Al 2 O 3 có mao quản lớn và diện tích bề mặt riêng lớn làm chất mang đã đưa ra một giải pháp hữu ích để giải quyết vấn đề này. Ngày nay, việc sản xuất và sử dụng nhiên liệu trên thế giới đều hướng theo một xu thế chung, đó là ưu tiên các nguồn nhiên liệu sạch được chế biến từ các nguyên liệu sinh học. Vấn đề đó càng trở nên cấp thiết hơn bao giờ hết bởi trái đất đang ngày càng bị ô nhiễm nặng hơn, chủ yếu là do lượng khí thải hàng năm trong quá trình sản xuất của con người thải ra khi sử dụng các nhiên liệu truyền thống. Mặt khác, nguồn nguyên liệu khoáng mỗi lúc một cạn kiệt dần mà nhu cầu về nhiên liệu để tạo ra năng lượng cho con người vẫn không ngừng tăng theo sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật. Do vậy, mục đích của đề tài đồ án tốt nghiệp của em là tổng hợp vật liệu γ-Al 2 O 3 mao quản trung bình làm chất mang cho xúc tác quá trình tổng hợp biodiesel, đây là loại nhiên liệu sinh học được tổng hợp từ các nguồn dầu mỡ động thực vật khác nhau như: dầu hạt cao su, dầu nành, dầu dừa, dầu cọ… Trong quá trình tổng hợp biodiesel thì xúc tác đóng vai trò rất quan trọng, do vậy việc đưa xúc tác lên chất mang γ-Al 2 O 3 mao quản trung bình có diện tích bề mặt riêng lớn góp phần làm tăng hoạt tính cũng như độ bền của xúc tác. Hoàng Quang Vinh Lớp : Hóa dầu 1 – K49 3 Tổng hợp γ-Al 2 O 3 làm chất mang xúc tác CaO/γ-Al 2 O 3 cho phản ứng tạo Biodiezel Do nguyên liệu để tổng hợp biodiesel rất phong phú và lại là nguyên liệu có thể tái sử dụng nên việc phát triển đề tài này trong tương lai rất hợp với xu thế chung của thế giới, không những có thể tạo ra vật liệu tốt làm chất mang mà còn đóng góp hữu ích cho ngành sản xuất năng lượng ở Việt Nam. Trong đồ án này em tập trung nghiên cứu để tổng hợp ra vật liệu γ-Al 2 O 3 có cấu trúc đa mao quản và diện tích bề mặt riêng lớn nhằm đưa pha hoạt tính lên chất mang một cách hiệu quả nhất. Điều chế xúc tác CaO/γ-Al 2 O 3 làm xúc tác cho phản ứng trao đổi este và đánh giá hoạt tính của xúc tác này. Hoàng Quang Vinh Lớp : Hóa dầu 1 – K49 4 Tổng hợp γ-Al 2 O 3 làm chất mang xúc tác CaO/γ-Al 2 O 3 cho phản ứng tạo Biodiezel LỜI CẢM ƠN Em xin bầy tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS. Nguyễn Hữu Trịnh, trong suốt quá trình thực hiện đồ án nghiên cứu này thầy đã hướng dẫn, giúp đỡ em rất tận tình để em có thể hoàn thành tốt và đúng thời hạn đề tài tốt nghiệp. Qua đây em cũng xin gửi lời cảm ơn tới các thầy cô giáo trong bộ môn Công nghệ Hữu cơ – Hoá dầu đã tạo điều kiện thuận lợi giúp đỡ em trong quá trình nghiên cứu. Tuy nhiên việc hoàn thành đồ án này không tránh khỏi những điều thiếu sót, em rất mong nhận được sự chỉ bảo, góp ý của các thầy cô để đề tài này được hoàn thiện hơn. Hà Nội, ngày 22 tháng 5 năm 2009 Sinh viên Hoàng Quang Vinh Hoàng Quang Vinh Lớp : Hóa dầu 1 – K49 5 Tổng hợp γ-Al 2 O 3 làm chất mang xúc tác CaO/γ-Al 2 O 3 cho phản ứng tạo Biodiezel CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN LÝ THUYẾT 1.1. KHÁI QUÁT CHUNG VỀ VẬT LIỆU NHÔM OXIT 1.1.1. Nhôm Hydroxit Nhôm hydroxit là một trong các hóa chất quan trọng trong công nghiệp, đặc biệt là công nghiệp sản xuất nhôm kim loại tinh khiết, hợp kim nhôm, sản xuất các vật liệu gốm sứ, bột mài, phụ gia cho công nghiệp chất dẻo. Có hai loại nhôm hydroxyt phổ biến tồn tại dạng tinh thể :  Nhôm Trihyroxyt Al(OH) 3  Nhôm Monohydroxyt AlO(OH)  Nhôm Trihydroxyt : Nhôm Trihydroxit được biết đến với rất nhiều dạng khác nhau nhưng 3 loại thông dụng nhất là Gibbsite, Bayerite và Nordstrandite. Trong các Trihydroxit đó, Gibbsite là dạng tồn tại nhiều trong tự nhiên. Cả 3 loại hydroxit này đều có cấu trúc lớp. Mỗi lớp có 2 mặt phẳng chứa đựng các nhóm OH − và những ion Al 3+ thuộc lớp nằm giữa 2 mặt phẳng đó và 2/3 thể tích của mỗi lỗ trống bát diện được chiếm bởi ion Al 3+ . Các lớp đuợc liên kết với nhau bằng liên kết hydro giữa các nhóm hydroxyl ngay bên cạnh và gần nhất. Sự khác nhau trong cấu trúc của chúng là do không gian liên kết giữa các lớp.  Nhôm Monohydroxyt : Có 2 loại Monohydroxyt nhôm được biết đến với cấu trúc tương tự nhau, đó là Boehmite và Diaspore. Chúng phổ biến trong tụ nhiên cùng với Gibbsite dưới dạng quặng Bauxite. Dưới áp suất hơi nước bão hoà, tinh thể Al(OH) 3 được chuyển thành AlO(OH) tại nhiệt độ 375K. Tại nhiệt độ thấp hơn 575K, sự tạo thành Boehmite chiếm ưu thế hơn. Boehmite là một trong những vật liệu mang lại nhiều thú vị cho các nhà khoa học về diện tích bề mặt. Nó được chỉ ra bởi Lippens và Steggreda (1970) rằng có sự khác biệt rõ ràng giữa dạng Boehmite tinh thể và dạng giả Boehmite (hay Boehmite gelatine Hoàng Quang Vinh Lớp : Hóa dầu 1 – K49 6 Tổng hợp γ-Al 2 O 3 làm chất mang xúc tác CaO/γ-Al 2 O 3 cho phản ứng tạo Biodiezel - chất luôn chứa một lượng nước không xác định, liên kết giữa các lớp với nhau). Tinh thể Boehmite bao gồm các lớp đôi O, OH dạng gợn sóng trong đó các anion gói ghém chắc chắn dạng lập phương. Các ion nằm trong trạng thái phối trí bát diện, nằm ở tâm hình bát diện. Mỗi ion nhôm được bao bọc bởi 4 ion oxy và 2 ion nhóm OH − . 1.1.2. Nhôm oxyt Những pha Al 2 O 3 ít bền hơn là pha có độ xốp cao hơn (thuộc loại γ), hoạt tính mạnh hơn và không tồn tại trong tự nhiên. Nó được điều chế bằng cách phân huỷ nhiệt Al(OH) 3 hay AlO(OH) tại nhiệt độ trung bình và trải qua quá trình thay đổi bất thuận nghịch thành các dạng oxyt nhôm. Chúng có diện tích bề mặt riêng có thể lên đến 300 – 400 m 2 /g nên được sử dụng rất nhiều trong lĩnh vực xúc tác và hấp phụ. Do diện tích bề mặt riêng lớn và độ bền nhiệt đặc biệt cao của chúng, nhất là 2 dạng oxyt γ và η- Al 2 O 3 nên chúng được sử dụng nhiều làm chất mang xúc tác. Tuy nhiên việc điều chế dạng η-Al 2 O 3 phức tạp hơn dạng γ- Al 2 O 3 . Oxyt nhôm loại gamma là những oxyt có chung công thức Al 2 O 3 .nH 2 O, với giá trị n thuộc khoảng 0 < n < 0,6 chúng được tạo thành khi nung nhôm hydroxyt không quá 600 ° C. Thuộc nhóm này có : γ, η, χ . Dạng γ-Al 2 O 3 không có trong tự nhiên, nó được tạo ra khi nung Gibbsite, Bayerite, Nordstrandite và Boehmite ở nhiệt độ trong khoảng 450 - 600 ° C hoặc thuỷ phân muối nhôm nitrat từ 900 - 950 ° C. Khối lượng riêng của γ-Al 2 O 3 : d = 3,20 – 3,77 g/cm 3 .  Thành phần cấu trúc của γ-Al 2 O 3 Có 2 suy nghĩ khác nhau về thành phần cấu trúc của γ-Al 2 O 3 . Trường phái thứ nhất phổ biến hơn cho rằng γ-Al 2 O 3 l à oxyt không đúng với tỷ lệ như vậy trong công thức và có cấu trúc dạng spinel khiếm khuyết. Nhóm thiểu số lại cho rằng trong cấu trúc của γ-Al 2 O 3 có chứa hydro. + Theo quan điểm thứ nhất, thông qua phổ nhiễu xạ tia X cho thấy γ-Al 2 O 3 có cấu trúc dạng spinel có khuyết tật. Nó được xác định từ những năm 1935 rằng γ-Al 2 O 3 có quan hệ gần gũi với cấu trúc spinel của oxyt nhôm và Magie (MgAl 2 O 4 ). Spinel nhôm – magie có trong tế bào cơ sở của nó 24 cation, 32 anion. Các ion O 2- được gói ghém đặc khít, còn các ion Mg 2+ chiếm giữ các vị trí tứ diện (T d ) và các ion Al 3+ chiếm các vị trí bát diện (O h ). [7]. Trong γ-Al 2 O 3 , các ion Al 3+ chiếm giữ cả 2 vị trí tứ diện và bát Hoàng Quang Vinh Lớp : Hóa dầu 1 – K49 7 Tổng hợp γ-Al 2 O 3 làm chất mang xúc tác CaO/γ-Al 2 O 3 cho phản ứng tạo Biodiezel diện, các cation được bao vây bởi hình lập phương chắc đặc của các ion O 2- . Tuy nhiên để thích hợp với công thức tỷ lệ là Al 2 O 3 , thì 2 2 / 3 trong số các vị trí của 24 cation sẽ là các ô trống. Vì vậy công thức đặc trưng cho γ-Al 2 O 3 sẽ là 8/3 Al 64/3 O 32 (ở đây đóng vai trò là ô trống ). Kordes nêu lên nhận xét về sự tương đồng cấu trúc giữa γ-Al 2 O 3 và spinel LiAl 5 O 8 (có thông số mạng là a = 7,9 A ° ), vậy có thể coi γ-Al 2 O 3 có công thức HAl 5 O 8 . [8]. Tuy nhiên trong nội bộ trường phái này vẫn còn tranh cãi về sự phân bố của các ion Al 3+ trên mỗi loại ô trống trong mạng tinh thể. + Theo quan điểm thứ 2, xuất phát từ sự phân tích về mặt hoá học đưa ra. Trong khi số đông ý kiến cho rằng γ-Al 2 O 3 là một nhôm oxyt có tỷ lệ hoá học đã được xác định, lại xuất hiện lien tiếp các báo cáo cho rằng thành phần γ-Al 2 O 3 thực tế có chứa hydro. Vì vậy, các báo cáo này đã gieo một nghi ngờ vào ý nghĩa của quan điểm thứ nhất cho răng γ-Al 2 O 3 có cấu trúc spinel khuyết tật, một quan niệm mà đang được chấp nhận phổ biến. Trên bề mặt của γ-Al 2 O 3 tồn tại 2 loại tâm axit, tâm axit Bronsted và tâm axit Lewis. Tâm axit Lewis có thể tiếp nhận điện tử từ phân tử chất bị hấp phụ, còn tâm axit Bronsted có khả năng nhường proton cho phân tử chất bị hấp phụ. Theo Peri, trên bề mặt γ-Al 2 O 3 dehydrat tồn tại 5 loại nhóm OH − khác nhau về cấu hình bao bọc xung quanh [9] tương ứng với các phổ hồng ngoại 3800, 3780, 3744, 3733, 3700 cm -1 . Tính axit của γ-Al 2 O 3 liên quan đến sự có mặt của các lỗ trống trên lớp bề mặt của nó với phối trí khác nhau trong cấu trúc spinel. Trong quá trình dehydrat, cùng với sự tăng nhiệt độ là sự chuyển dần các tâm axit Bronsted sang tâm axit Lewis. Tính bazơ do ion nhôm trong lỗ trống chưa được bão hoà hoá trị quyết định.  Ứng dụng của γ-Al 2 O 3 Trong số các oxyt kim loại nói chung, oxyt nhôm có một vai trò nhất định trong lĩnh vực xúc tác và hấp phụ. Trong đó η và γ-Al 2 O 3 là những oxyt quan trọng nhất và thể hiện tính ưu việt hơn cả qua các đặc điểm như : • Diện tích bể mặt riêng và độ bền nhiệt lớn. • Dễ điều chế và dễ phân tán các tâm kim loại lên nó. Tuy nhiên việc điều chế γ-Al 2 O 3 dễ hơn nhiều so với dạng η, đó là nguyên nhân dẫn đến γ-Al 2 O 3 được sử dụng làm chất xúc tác hay chất mang cho rất nhiều pha xúc tác hoạt động trong công nghiệp như : Hoàng Quang Vinh Lớp : Hóa dầu 1 – K49 8 Tổng hợp γ-Al 2 O 3 làm chất mang xúc tác CaO/γ-Al 2 O 3 cho phản ứng tạo Biodiezel  Chuyển hoá hydrocacbon trong công nghệ lọc hoá dầu. [10].  Chất trợ giúp cho xử lý khí thải ôtô. [11].  Xúc tác cho công nghiệp tổng hợp hữu cơ. [12], [13].  Dehydro hóa ankan, dehydro hóa rượu. [14], [15].  Làm chất mang xúc tác cho phản ứng tổng hợp biodiesel. 1.2. VẬT LIỆU MAO QUẢN TRUNG BÌNH (MQTB) 1.2.1. Giới thiệu chung Thành công đầu tiên trong việc điều chế rây phân tử dạng cấu trúc mesopore mở ra một lĩnh vực mới về các hợp chất vô cơ rây phân tử trên toàn thế giới. Khám phá này hé lộ khả năng thú vị cho một loại rây phân tử mới có kích thước lỗ xốp lớn hơn đáng kể so với zeolite và độ phân bố lỗ xốp hẹp, với những ứng dụng không chỉ trong lĩnh vực xúc tác mà còn trong các lĩnh vực khác của hóa hoc. Sự khám phá ra các vật liệu rây phân tử MQTB bởi các nhà nghiên cứu của hãng Mobil, đã mở ra khả năng tổng hợp các vật liệu rây phân tử có kích thước lớn hơn 1 nm của các rây phân tử zeolite vi mao quản. Ban đầu, tất cả các oxyt silic mesopore và aluminosilicat mesopore rây phân tử được điều chế với sự xác định kích thước lỗ xốp đồng đều và nằm trong khoảng từ 1,5 ÷ 10 nm và có diện tích bề mặt riêng lớn hơn 1000 m 2 /g. Các rây phân tử này được điều chế bằng một phương pháp cấu trúc mới, trong đó thay thế cho việc sử dụng các đơn phân tử làm chất tạo cấu trúc, các phân tử có khả năng tự sắp xếp tạo ra các mixen đã được sử dụng như tác nhân trực tiếp tạo cấu trúc dạng mesopore. Kể từ đó đã có rất nhiều công trình nghiên cứu đã công bố về các kết quả : Tổng hợp, đặc trưng cấu trúc và ứng dụng của các vật liệu mesopore. [16], [17], [18]. Khi kết hợp nhôm trong vật liệu oxyt silic mesopore tạo nên hoạt tính xúc tác của aluminosilicat mesopore, đã được thông báo ngay sau khi loại vật liệu này được tìm ra. Nhôm oxyt là loại vật liệu rất thú vị với khả năng ứng dụng rộng rãi. Nhôm oxyt dạng thông thường có diện tích bề mặt riêng trong khoảng 50 ÷ 300 m 2 /g được điều chế theo phương pháp kết tủa. [19]. Khi oxyt nhôm thể hiện là chất mang xúc tác rất quan trọng, chú ý đặc biệt được nêu ra trong các bài giảng để mô tả các tính chất của vật liệu nhôm oxyt. Rất nhiều cấu trúc nhôm oxyt (η, γ, χ, θ, δ, α) được điều chế bằng cách xử lý nhiệt đối với các loại tiền chất nhôm hydroxyt hay oxyt – hydroxyt khác nhau Hoàng Quang Vinh Lớp : Hóa dầu 1 – K49 9 Tổng hợp γ-Al 2 O 3 làm chất mang xúc tác CaO/γ-Al 2 O 3 cho phản ứng tạo Biodiezel (Boehmite, giả Boehmite, Bayerite, Nordstrandite) và các cấu trúc cùng sự chuyển biến theo nhiệt của chúng cũng được báo cáo. Nhôm oxyt thông thường cho thấy diện tích bề mặt riêng nhỏ và điều bất lợi của chúng là khoảng phân bố kích thước lỗ xốp rộng, thậm chí còn có thể thu được nhiều hơn một cực đại nằm trong khoảng 3 – 15 nm. Vì vậy sự tổng hợp thành công tổ chức mesopore nhôm oxyt với bề mặt riêng có thể lên tới 500 m 2 /g và đặc biệt là có khoảng phân bố kích thước lỗ xốp hẹp có ý nghĩa thực tiễn rất lớn trong lĩnh vực xúc tác. Để tổng hợp mesopore oxyt nhôm, cần thiết phải thay đổi và tối ưu hóa các quy trình. Bagshaw và Pinnavaia [20] đã chỉ ra rằng chất tạo cấu trúc trung tính có thể cung cấp cho ta một phương pháp chung để tổng hợp mesopore oxyt nhôm bằng cách thuỷ phân nhôm alkoxides. Vaudry và các cộng sự đã xử dụng cùng nguồn nhôm [21], tuy nhiên các axit cacboxylic mạch dài cũng được xử dụng trực tiếp để điều chế mesopore nhôm oxyt. Các tác giả báo cáo rằng những oxyt nhôm mesopore được tổng hợp theo cách này không chứa vi mao quản “zeolite”. 1.2.2. γ-Al 2 O 3 mao quản trung bình (MQTB) 1.2.2.1. Đặc tính của γ-Al 2 O 3 MQTB γ-Al 2 O 3 là loại vật liệu mao quản vì vậy theo IUPAC có thể phân chia thành 3 loại sau [2] : • Vật liệu mao quản có kích thước lớn : có d > 500A ° • Vật liệu mao quản trung bình : có 20A ° < d < 500A ° • Vật liệu vi mao quản : có d < 20A ° Điểm đặc biệt là γ-Al 2 O 3 MQTB có kích thước mao quản đồng nhất, mao quản sắp xếp trật tự, có thể điều chỉnh được kích thước mao quản phù hợp với những tính chất mong muốn. 1.2.2.2. Phân loại γ-Al 2 O 3 MQTB Các loại vật liệu mao quản khác nhau cho dạng đường đẳng nhiệt hấp phụ và nhả hấp phụ cũng khác nhau. Đường đẳng nhiệt hấp phụ và nhả hấp phụ của vật liệu MQTB cũng không trùng nhau, tạo ra vòng trễ. Hình dáng vòng trễ cho ta thông tin về hình dáng mao quản. Người ta chia vật liệu MQTB thành 3 loại dựa theo đường đẳng nhiệt hấp phụ và nhả hấp phụ [2] : Hoàng Quang Vinh Lớp : Hóa dầu 1 – K49 10 [...]... kết hợp trong triglyxerit và một lượng nhỏ ở trạng thái tự do Các triglyxerit có thể thuỷ phân thành axit b o theo phương trình phản ứng sau: Hoàng Quang Vinh 20 Lớp : Hóa dầu 1 – K49 Tổng hợp γ-Al2 O3 làm chất mang xúc tác CaO /γ-Al2 O3 cho phản ứng t o Biodiezel R1 R2 COO CH R3 CH2 OH R1 COOH COO CH 2 COO CH 2 + R2 COOH 3H 2O + CH OH CH2 OH R3 COOH Thường axit b o sinh ra từ dầu mỡ có thể v o khoảng... dụmg xúc tác bazơ Nhưng trong công nghiệp thì xúc tác kiềm vẫn được ưu tiên số một do giá thành rẻ hơn Hoàng Quang Vinh 33 Lớp : Hóa dầu 1 – K49 Tổng hợp γ-Al2 O3 làm chất mang xúc tác CaO /γ-Al2 O3 cho phản ứng t o Biodiezel CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM 2. 1 TỔNG HỢP γ-Al2 O3 MQTB 2. 1.1 Phương pháp điều chế Boehmite Các phản ứng cơ bản của quá trình : Al2(SO4 )3 + 8NaOH → 2NaAlO2 + 3Na2SO4 + 4H 2O 2NaAlO2 + H2SO4... K49 Tổng hợp γ-Al2 O3 làm chất mang xúc tác CaO /γ-Al2 O3 cho phản ứng t o Biodiezel 7 Ts 50% Ts 90% Ts cuối Chỉ số iot 26 0 31 5 34 5 8,6 33 6 34 0 34 6 133 ,2 34 4 34 8 36 6 97,4 32 8 3 42 33 9 - *Tính chất và ưu khuyết điểm của biodiezel: Biodiezel là các mono alkyl este mạch thẳng được điều chế bởi phản ứng trao đổi este giữa các loại dầu thực vật và mỡ động vật với các loại rượu mạch thẳng (methanol,ethanol,…)... – K49 Tổng hợp γ-Al2 O3 làm chất mang xúc tác CaO /γ-Al2 O3 cho phản ứng t o Biodiezel R1 R2 COO CH R3 COO CH 2 + CH2 OH R1 COOR COO CH 2 R2 COOR 3ROH + R3 COOR CH OH CH2 OH Phản ứng này có ý nghĩa thực tế rất quan trọng vì người ta có thể sử dụng các alkyl este axit b o làm nhiên liệu giảm một cách đáng kể lượng khí thải độc hại ra môi trường, đồng thời cũng thu được một lượng glyxerin sử dụng trong nhiều... (sunfat, nitrat, clorua) bằng dung dịch có bản chất kiềm (ammoniac, cacbonat amon, NaOH…) Nhiệt độ phản ứng từ 20 -25 °C, pH = 8,0 ± 0 ,3 - Kết tủa dung dịch aluminat bằng axit (H 2SO4, H2CO3, HNO3, HCl) hoặc dung dịch muối như Al2(SO4 )3 Nhiệt độ phản ứng là 80°C, pH = 8 – 9 Hoàng Quang Vinh 12 Lớp : Hóa dầu 1 – K49 Tổng hợp γ-Al2 O3 làm chất mang xúc tác CaO /γ-Al2 O3 cho phản ứng t o Biodiezel Boehmite kết tinh... dụng là: Hoàng Quang Vinh 30 Lớp : Hóa dầu 1 – K49 Tổng hợp γ-Al2 O3 làm chất mang xúc tác CaO /γ-Al2 O3 cho phản ứng t o Biodiezel +Xúc tác axit: Chủ yếu là axit Bronsted như: H2SO4,HCl… .xúc tác đồng thể trong pha lỏng Phương pháp xúc tác đồng thể này đòi hỏi nhiều năng lượng cho quá trình tinh chế sản phẩm Các xúc tác này cho độ chuyển hoá thành este cao, nhưng phản ứng chỉ đạt độ chuyển hoá cao khi nhiệt... chuyển hoá của sản phẩm metyl este được điều chế bởi phản ứng trao đổi este với các loại xúc tác khác nhau Xúc tác Độ chuyển hoá NaOH 100,0 Amberlyst A26 0,1 Amberlyst A27 0,4 Amberlyst 15 0,7 TIS 0,6 Hoàng Quang Vinh 31 Lớp : Hóa dầu 1 – K49 Tổng hợp γ-Al2 O3 làm chất mang xúc tác CaO /γ-Al2 O3 cho phản ứng t o Biodiezel SnCl2 3, 0 MgO 11,0 USY -29 2 0 ,2 Từ bảng số liệu trên ta thấy: Độ chuyển hoá đạt cao nhất... hợp γ-Al2 O3 làm chất mang xúc tác CaO /γ-Al2 O3 cho phản ứng t o Biodiezel thay đổi các chi tiết của động cơ với sự t o cặn thấp Sở dĩ biodiezel có tính chất ưu việt như vậy là do chúng chứa rất ít lưu huỳnh và tạp chất nên khi cháy t o rất ít cặn cũng như CO2, SO2 Do đó biodiezel là một nhiên liệu cháy rất sạch Trong thực tế người ta thường tiến hành trộn biodiezel v o diezel khoáng với một lượng khoảng... cho axit nỉtric, axit citric, than theo các hàm lượng đã tính toán v o trong dung dịch rồi tiếp tục khuấy cho đến khi thu được hỗn hợp đồng nhất thì kết thúc Hoàng Quang Vinh 34 Lớp : Hóa dầu 1 – K49 Tổng hợp γ-Al2 O3 làm chất mang xúc tác CaO /γ-Al2 O3 cho phản ứng t o Biodiezel • Bước 2 : Đem hỗn hợp thu được sấy ở 100 °C trong 24 h Sau khi sấy ta đem nung sản phẩm ở 20 0°C trong 2h và ở 500°C trong 3h... dùng để t o cấu trúc MQTB nhờ tương tác giữa chất t o cấu trúc hữu cơ và chất tiền vô cơ Trong hầu hết các quá trình tổng hợp được công bố, hợp chất nhôm alkoxit đóng vai trò làm chất tiền nhôm Song phần lớn các vật liệu nhôm MQTB tổng hợp được đều ở dạng vô Hoàng Quang Vinh 11 Lớp : Hóa dầu 1 – K49 Tổng hợp γ-Al2 O3 làm chất mang xúc tác CaO /γ-Al2 O3 cho phản ứng t o Biodiezel định hình Mặc dù chúng có . K49 O OH O HO OH OH O 14 Tổng hợp γ-Al 2 O 3 làm chất mang xúc tác CaO /γ-Al 2 O 3 cho phản ứng t o Biodiezel Tuy nhiên, do liên kết tương đối mạnh nên trong quá trình tổng hợp không t o thành. Trong γ-Al 2 O 3 , các ion Al 3+ chiếm giữ cả 2 vị trí tứ diện và bát Hoàng Quang Vinh Lớp : Hóa dầu 1 – K49 7 Tổng hợp γ-Al 2 O 3 làm chất mang xúc tác CaO /γ-Al 2 O 3 cho phản ứng t o Biodiezel diện,. khoẻ con người như hydrocacbon thơm, CO Do vậy, Hoàng Quang Vinh Lớp : Hóa dầu 1 – K49 17 Tổng hợp γ-Al 2 O 3 làm chất mang xúc tác CaO /γ-Al 2 O 3 cho phản ứng t o Biodiezel việc nâng cao chất