tổng hợp biodiesel từ dầu ăn đã qua sử dụng bằng phương pháp cận tới hạn

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA KHOA HỌC TỰ NHIÊN BỘ MÔN HÓA HỌC TRẦN THỊ NGỌC HƯƠNG TỔNG HỢP BIODIESEL TỪ DẦU ĂN ĐÃ QUA SỬ DỤNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP CẬN TỚI HẠN LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGÀNH HÓA HỌC 2013 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA KHOA HỌC TỰ NHIÊN BỘ MÔN HÓA HỌC TRẦN THỊ NGỌC HƯƠNG TỔNG HỢP BIODIESEL TỪ DẦU ĂN ĐÃ QUA SỬ DỤNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP CẬN TỚI HẠN LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGÀNH HÓA HỌC CÁN BỘ HƯỚNG DẪN TS. HỒ QUỐC PHONG 2013 Trường Đại Học Cần Thơ Cộng Hòa Xã Hội Chủ Nghĩa Việt Nam Khoa Khoa Học Tự Nhiên Độc lập-Tự do-Hạnh phúc Bộ Môn Hóa Học …•… Cần Thơ, ngày tháng năm 2013 NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN 1. Cán hướng dẫn: TS. Hồ Quốc Phong. 2. Tên đề tài: “TỔNG HỢP BIODIESEL TỪ DẦU ĂN ĐÃ QUA SỬ DỤNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP CẬN TỚI HẠN”. 3. Sinh viên thực hiện: Trần Thị Ngọc Hương (MSSV: 2102251). 4. Lớp: Hóa học K36. 5. Nội dung nhận xét: a. Hình thức luận văn: b. Nội dung luận văn: .  Những vấn đề hạn chế: . c. Nhận xét sinh viên thực đề tài: . d. Kết luận chấm điểm: Cần Thơ, ngày tháng năm 2013 Cán hướng dẫn TS. Hồ Quốc Phong Trường Đại Học Cần Thơ Cộng Hòa Xã Hội Chủ Nghĩa Việt Nam Khoa Khoa Học Tự Nhiên Độc lập-Tự do-Hạnh phúc Bộ Môn Hóa Học …•… Cần Thơ, ngày tháng năm 2013 NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ CỦA HỘI ĐỒNG PHẢN BIỆN 1. Cán hướng dẫn: TS. Hồ Quốc Phong. 2. Tên đề tài: “TỔNG HỢP BIODIESEL TỪ DẦU ĂN ĐÃ QUA SỬ DỤNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP CẬN TỚI HẠN”. 3. Sinh viên thực hiện: Trần Thị Ngọc Hương (MSSV: 2102251). 4. Lớp: Hóa học K36. 5. Nội dung nhận xét: a. Hình thức luận văn: b. Nội dung luận văn: .  Những vấn đề hạn chế: . c. Nhận xét sinh viên thực đề tài: . d. Kết luận chấm điểm: Cần Thơ, ngày tháng năm 2013 Cán phản biện LỜI CẢM TẠ …*… Luận văn thực thời hạn tháng phòng thí nghiệm Hóa hữu cơ, Khoa Công nghệ, trường Đại học Cần Thơ. Thời gian làm việc phòng thí nghiệm thực giúp em học hỏi, tích lũy thêm nhiều kinh nghiệm, thao tác kỹ lĩnh vực hóa học, đồng thời mở rộng kiến thức nâng cao khả thuyết trình thông qua buổi báo cáo hàng tuần. Trước hết em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Thầy Hồ Quốc Phong, Cô Huỳnh Liên Hương. Cảm ơn Thầy Cô tận tình hướng dẫn; tạo điều kiện tốt để đề tài tiến hành tiết kiệm, đảm bảo nội dung; quan tâm, đôn đốc để luận văn hoàn thành tiến độ. Bên cạnh đó, em cảm ơn Thầy Phạm Quốc Nhiên nhiệt tình hỗ trợ em suốt trình hoàn thành luận văn. Đồng thời em thành thật cảm ơn giúp đỡ dẫn nhiệt tình anh Trần Đông Âu, chị Lê Trang Nguyên Thư, chị Đỗ Nguyễn Tường Vy bạn lớp Công nghệ Hóa học Khóa 36 làm việc phòng thí nghiệm Hóa hữu cơ. Em xin gửi lời tri ân sâu sắc đến gia đình, đến mẹ em, người ủng hộ, động viên tạo điều kiện thuận lợi vật chất lẫn tinh thần để em hoàn thành tốt luận văn này. Em xin trân trọng cảm ơn tất người. Cần Thơ, ngày tháng năm 2013 Sinh viên thực Trần Thị Ngọc Hương i TÓM TẮT Hiện nay, nhiên liệu hóa thạch giữ vai trò nguồn lượng quan trọng giới. Tuy nhiên, nguồn tài nguyên cạn kiệt. Vì vậy, để đảm bảo vấn đề an ninh lượng thời gian tới, hành tinh phải thúc đẩy phát triển nguồn lượng thay thế. Đặc biệt, biodiesel xu hướng tiềm việc giải toán lượng giới. Nguyên liệu dùng tổng hợp biodiesel chủ yếu dầu thực vật, mỡ động vật hay phụ phẩm nông nghiệp. Việc lựa chọn nguồn nguyên liệu mang tính đặc trưng theo điều kiện khu vực. Dầu ăn qua sử dụng nguồn nguyên liệu giàu triglyceride acid béo tự do, thích hợp dùng để sản xuất biodiesel. Bên cạnh đó, dầu ăn qua sử dụng thải ngày nhiều nhờ hoạt động kinh doanh nhà hàng, quán xá,… Sử dụng xúc tác base phương pháp truyền thống dùng tổng hợp diesel sinh học. Tuy nhiên, với nỗ lực tìm kiếm phương pháp tổng hợp nhiều ưu điểm phương pháp sử dụng xúc tác, phương pháp cận tới hạn ứng dụng mang lại kết đáng quan tâm. Phương pháp giúp giải khó khăn nguồn nguyên liệu chứa nhiều acid béo tự do, đồng thời giúp trình tinh chế sản phẩm dễ dàng hơn. Tổng hợp biodiesel từ dầu ăn qua sử dụng nước cận tới hạn phương pháp đem lại hiệu suất phản ứng cao mà không cần sử dụng xúc tác. Nước diện hỗn hợp phản ứng đóng vai trò xúc tác cho trình transester hóa lipid. Phản ứng thực 175 oC, tỉ lệ khối lượng dầu ăn qua sử dụng với methanol 1/25, với nước 1/0,05, thời gian phản ứng tối ưu giờ. Hiệu suất đạt 88,6% độ chuyển hóa methyl esther acid béo gần 97,5%. Sử dụng nước cận tới hạn giúp trình tinh chế sản phẩm dễ dàng thân thiện với môi trường phương pháp truyền thống. ii ABSTRACT Nowadays, fossil fuels remains as the most important energy source in the world. However, these resources are gradually depleted. So our planet have to promote the development of alternative energy sources to ensure energy security issues in the future. Especially, biodiesel is a trend potential in solving the world's energy. Materials for biodiesel synthesis is vegetable oils, animal fats or agricultural residues. The selection of raw materials is characteristic according to the conditions of each area. Waste cooking oil (WCO) is a raw materials with high triglyceride and free fatty acid, it is suitable for biodiesel production. Besides, waste cooking oil depends on increasing the business of restaurants. Using base catalysis is the traditional method used in biodiesel synthesis. However, a new synthesis method with many advantages is subcritical method which is better than traditional methods with base catalyst. This new method solves the difficulty of materials containing free fatty acids, and help refine the product process easier than traditional methods. Production of biodiesel from waste cooking oil under subcritical condition is one of methods which has high biodiesel conversion without the need of catalyst. The presence of water in the reaction mixture is a catalyst of lipid transesterification process. Reaction is conducted at 175 oC with WCO/methanol ratios of 1/25 (gram/gram) and WCO/water ratios of 1/0,05 (gram/gram) in a reasonable short time (4 hours). Using subcritical water is a good method that the process of refining products is easier and more effective than traditional methods. iii CAM KẾT KẾT QUẢ Tôi xin cam kết luận văn hoàn thành dựa kết nghiên cứu kết nghiên cứu chưa dùng cho luận văn cấp khác. Ký tên Trần Thị Ngọc Hương Ngày….tháng….năm… iv MỤC LỤC LỜI CẢM TẠ . i TÓM TẮT ii ABSTRACT iii CAM KẾT KẾT QUẢ iv MỤC LỤC . v DANH MỤC HÌNH . vii DANH MỤC BẢNG viii Chương GIỚI THIỆU . 1.1 Đặt vấn đề . 1.2 Mục tiêu nghiên cứu . Chương TỔNG QUAN . 2.1 Biodiesel 2.1.1 Lịch sử hình thành phát triển 2.1.2 Tình hình sản xuất biodiesel 2.1.3 Ưu nhược điểm biodiesel . 2.1.4 Đánh giá chất lượng biodiesel . 2.2 Phương pháp tổng hợp biodiesel . 11 2.2.1 Dựa vào điều kiện xúc tác . 11 2.2.2 Dựa vào điều kiện phản ứng 12 2.3 Nguyên liệu sản xuất biodiesel . 16 2.4 Lipid 19 2.4.1 Định nghĩa . 19 2.4.2 Phân loại lipid 20 2.4.3 Chức lipid . 21 2.4.4 Tính chất lipid . 21 2.4.5 Lipid dùng tổng hợp biodiesel . 23 2.4.6 Đánh giá chất lượng nguyên liệu . 24 Chương PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU . 26 3.1 Thiết bị dụng cụ 26 v 3.2 Hóa chất 26 3.3 Nội dung nghiên cứu . 27 3.3.1 Quy trình tinh lọc dầu ăn qua sử dụng 28 3.3.2 Phân tích đánh giá thành phần nguyên liệu . 29 3.3.3 Chuẩn bị hỗn hợp phản ứng . 30 3.3.4 Khảo sát yếu tố 30 3.3.5 Đánh giá chất lượng biodiesel . 32 Chương KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 33 4.1 Kết trình kiểm tra chất lượng nguyên liệu . 33 4.1.1 Một số tiêu nguyên liệu . 33 4.1.2 Thành phần hóa học nguyên liệu 33 4.2 Kết khảo sát hiệu suất thu sản phẩm 34 4.2.1 Kết khảo sát hàm lượng nước . 34 4.2.2 Kết khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ đến hiệu suất phản ứng 35 4.2.3 Khảo sát hàm lượng methanol . 36 4.2.4 Kết khảo sát thời gian ảnh hưởng đến hiệu suất phản ứng . 37 4.3 Kết kiểm tra chất lượng biodiesel 39 Chương KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 40 5.1 Kết luận . 40 5.2 Kiến nghị . 40 TÀI LIỆU THAM KHẢO . 41 PHỤ LỤC A . 42 PHỤ LỤC B . 43 vi Các yếu tố cố định: + Tỉ lệ dầu/methanol 1/25 (g/g), + Tỉ lệ dầu/nước 1/0,05 (g/g), + Nhiệt độ 175 oC. + Áp suất 2,1 MPa. Khảo sát hàm lượng nước: 1%, 5% 10%.  Lưu ý: + Theo dõi suốt trình tăng nhiệt độ áp suất phản ứng. + Để đảm bảo nhiệt độ áp suất ổn định suốt trình phản ứng tiết kiệm thời gian cung cấp nhiệt cho hỗn hợp, tiến hành cài đặt nhiệt độ nguồn cấp nhiệt 250 oC nhiệt độ thiết bị phản ứng tăng đến khoảng 140 oC, cài đặt lại nhiệt độ nguồn cấp nhiệt mức 190 oC. Khi nhiệt độ thiết bị phản ứng tăng đến xấp xỉ 175 oC, nguồn cấp nhiệt cài đặt lại nằm khoảng giá trị từ 178 oC đến 190 oC (tùy thuộc vào thao tác cánh nhiệt thiết bị). 3.3.4.2 Khảo sát ảnh hưởng hàm lượng methanol đến hiệu suất phản ứng Lần lượt khảo sát phản ứng với ti lệ khối lượng methanol/dầu khác nhau: 1/10, 1/20, 1/25 1/30 (g/g) Các yếu tố cố định: + Tỉ lệ dầu:nước 1:0,05 (g/g). + Nhiệt độ 175 oC. + Áp suất 2,1 MPa. + Thời gian giờ. 3.3.4.3 Khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ đến hiệu suất phản ứng Lần lượt khảo sát phản ứng với nhiệt độ: 170 oC, 175 oC, 180 oC Các yếu tố cố định: + Tỉ lệ dầu/nước 1/0,05 (g/g). + Tỉ lệ dầu/methanol 1/25 (g/g) + Thời gian giờ. 31 3.3.4.4 Khảo sát thời gian ảnh hưởng đến hiệu suất phản ứng Lần lượt khảo sát phản ứng giờ, giờ. Các yếu tố cố định: + Tỉ lệ dầu/nước 1/0,05 (g/g). + Tỉ lệ dầu/methanol 1/25 (g/g). + Nhiệt độ 175 oC. + Áp suất 2,1 MPa. 3.3.5 Đánh giá chất lượng biodiesel a. Giá trị pH Xác định số pH biodiesel giấy quỳ máy đo pH. b. Chỉ số acid Xác định số acid mẫu biodiesel tương tự xác định số acid mẫu chất béo. Thông qua số mg KOH cần thiết để trung hòa hết acid béo tự có 100 g mẫu biodiesel góp phần đánh giá chất lượng mẫu biodiesel tổng hợp (dựa so sánh với số acid biodiesel thương mại). c. Phân tích thành phần hóa học GC-MS Sử dụng sắc ký khí ghép khối phổ (GC – MS) Agilent Technologies Công ty TNHH Intertek Việt Nam, chi nhánh Cần Thơ. Thư viện phổ NIST MS Search 2.0 với chế độ GC System 7890A, Inert MSD 5975C. 32 Chương KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Hình 4.1 Mẫu biodiesel 4.1 Kết trình kiểm tra chất lượng nguyên liệu 4.1.1 Một số tiêu nguyên liệu Bảng 4.1 Một số tiêu dầu ăn tinh khiết dầu ăn qua sử dụng Chỉ tiêu Dầu ăn tinh khiết Dầu ăn phế thải Chỉ số acid (mg KOH/g dầu) 0,518 6,47 Hàm lượng acid béo tự (%) 0,261 3,26 186 220 Chỉ số xà phòng (mg KOH/g dầu) 4.1.2 Thành phần hóa học nguyên liệu Bảng 4.2 Kết phân tích thành phần hóa học dầu ăn qua sử dụng Thành phần Hàm lượng (%) Myristic acid 1,01 Palmitic acid 37,1 Stearic acid 5,74 Arachidic acid 0,55 Oleic acid 53,72 33 4.2 Kết khảo sát hiệu suất thu sản phẩm Kết phân tích thành phần dầu ăn qua sử dụng nhóm nhà khoa học người Malaysia Bangladesh (M. Rakib Uddin1, Kaniz Ferdous, M. Rahim Uddin, Maksudur R. Khan, M. A. Islam) cho thấy: Acid béo tự chiếm 1,9%. Khối lượng phân tử trung bình acid béo tự (MFFA): 275,5 g/mol. Khối lượng phân tử trung bình dầu ăn qua sử dụng (Mdầu): 864,5 g/mol. Như vậy: M dau  %Glyceride * M Triglyceride  % FFA * M FFA 100 Trong đó: %FFA hàm lượng acid béo tự do. MTriglyceride: Khối lượng trung bình triglyceride Áp dụng công thức suy khối lượng trung bình triglyceride 875,9 g/mol. Dựa vào phương trình: H2C OCOR1 CH OCOR2 H2C OCOR3 + CH3OH H2C OH CH OH H2C OH R1COOCH3 R1COOCH3 + R1COOCH3 Tính toán hiệu suất phản ứng dựa khối lượng glycerol tạo thành. 4.2.1 Kết khảo sát hàm lượng nước Bảng 4.3 Kết khảo sát hàm lượng nước ảnh hưởng đến hiệu suất sản phẩm Hàm lượng nước (% khối lượng dầu) Hiệu suất (%) 34 10 50,3 88,6 23,9 Biểu đồ thể ảnh hưởng hàm lượng nước đến hiệu suất phản ứng 100 88.6 90 Hiệu suất (%) 80 70 60 50.3 50 40 30 23.9 20 10 10 Hàm lượng nước (%)  Nhận xét: Với tỉ lệ nước 5%, phản ứng đạt hiệu suất cao nhờ vai trò xúc tác nước methanol điều kiện cận tới hạn. Tuy nhiên lượng nước lớn 0,05g g dầu (10%) tăng khả tạo nhũ gây khó khăn trình tách sản phẩm. Do hiệu suất giảm. 4.2.2 Kết khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ đến hiệu suất phản ứng Bảng 4.4 Kết khảo sát nhiệt độ ảnh hưởng đến hiệu suất phản ứng Nhiệt độ (oC) 170 175 180 Hiệu suất (%) 78,5 55,4 35 88,6 Biểu đồ thể ảnh hưởng nhiệt độ đến hiệu suất phản ứng 100 88.6 Hiệu suất (%) 90 78.5 80 70 60 55.4 50 40 30 20 10 170 175 180 Nhiệt độ (độ C)  Nhận xét: Ở nhiệt độ 175 oC, hiệu suất phản ứng thu cao nhất. Ở nhiệt độ thấp hơn, cấu tử hỗn hợp chưa tiếp xúc tốt vơi nhau, hiệu suất tạo biodiesel thấp. Khi tăng nhiệt độ lên 180 oC, thành phần hỗn hợp trở nên chuyển động hỗn loạn hơn, đồng thời glycerol vừa tạo thành va chạm nhanh chóng với methanol hòa tan vào gây giảm lượng tác chất methanol, thúc đẩy phản ứng theo chiều nghịch. Do hiệu suất tiến hành phản ứng 180 oC có giảm nhẹ. 4.2.3 Khảo sát hàm lượng methanol Bảng 4.5 Kết khảo sát hàm lượng methanol ảnh hưởng đến hiệu suất phản ứng Tỉ lệ dầu/methanol (g/g) Hiệu suất (%) 36 1/10 1/20 1/25 1/30 69,4 88,6 60,2 Biểu đồ thể ảnh hưởng tỉ lệ khối lượng methanol/dầu đến hiệu suất phản ứng 100 88.6 90 Hiệu suất (%) 80 69.4 70 60.2 60 50 40 30 20 10 10 20 25 30 Methanol/1g dầu (g)  Nhận xét: Dựa vào bảng kết ta nhận thấy, tỉ lệ methanol 25 g phản ứng diễn với hiệu suất thấp. Đồng thời, lượng methanol nhiều (>25 g) hòa tan phần glycerol, làm phản ứng xảy theo chiều nghịch hạ thấp hiệu suất phản ứng. Lượng methanol tối ưu theo trình khảo sát khoảng 25 g. 4.2.4 Kết khảo sát thời gian ảnh hưởng đến hiệu suất phản ứng Bảng 4.6 Khảo sát thời gian ảnh hưởng đến hiệu suất phản ứng Thời gian (giờ) Hiệu suất (%) 37 55,3 88,6 66,0 Biểu đồ thể ảnh hưởng thời gian đến hiệu suất phản ứng 100 88.6 Hiệu suất (%) 90 80 70 60 66 55.3 50 40 30 20 10 Thời gian (giờ)  Nhận xét: Phản ứng khảo sát với thời gian khác nhau, hiệu suất phản ứng đạt cao 88,6% dừng phản ứng sau giờ. Khi tiến hành phản ứng vòng giờ, trình hòa trộn cấu tử methanol dầu chưa thực hoàn toàn hiệu suất thấp hơn. Do phải kéo dài thời gian phản ứng. Tuy nhiên không nên để phản ứng lâu, trình transester hóa trình thuận nghịch. Nên phản ứng phải thực theo thời gian định nhằm hạn chế tối đa trình nghịch phản ứng. 38 4.3 Kết kiểm tra chất lượng biodiesel Bảng 4.7 Một số tiêu hóa lý biodiesel Chỉ tiêu Trị số Chỉ số acid (mg KOH/g dầu) 0,86 Hàm lượng acid béo tự (%) 0,43 pH Bảng 4.8 Thành phần hóa học sản phẩm biodiesel Thành phần Hàm lượng Methyl palmitate 42,8% Methyl stearate 5,88% Methyl linoleate 1,28% Methyl oleate 39,6% Nhận xét: Tổng lượng methyl esther có mẫu 93,9% Như độ chuyển hóa biodiesel (%FAME) tính sau: FAME yeild (%)  mconduct * FAME product mdau Trong đó: FAMEproduct: Tổng lượng methyl esther có mẫu biodiesel (93,9%). mconduct: Khối lượng pha biodiesel sau cô quay (1,04 g). mdau: Khối lượng dầu ăn qua sử dụng (1 g). Do độ chuyển hóa biodiesel sau tính toán có giá trị 89,6%. 39 Chương KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 5.1 Kết luận Tổng hợp biodiesel từ g dầu ăn qua sử dụng tiến hành theo thông số tối ưu sau: • Hàm lượng nước: 5% • Dầu/methanol: 1/25 (g/g) • Nhiệt độ phản ứng: 175 oC • Thời gian phản ứng Hiệu suất thu được: 88,6%. Như vậy, tổng hợp biodiesel phương pháp cận tới hạn tiến hành với thao tác đơn giản nhiều so với phương pháp truyền thống (sử dụng xúc tác), hôn hợp sau phản ứng tiến hành tách pha sử dụng phân tích sắc ký khí xác định thành phần hóa học, không cần tinh chế. Hiệu suất thu tương đối cao. Vì vậy, phương pháp cận tới hạn cần nghiên cứu nhiều nữa. 5.2 Kiến nghị Nếu có điều kiện, nên cải tiến thiết bị phản ứng cận tới hạn để tăng lượng chất phản ứng. Cụ thể tăng kích thước cốc thủy tinh phản ứng. Trường hợp có thêm thời gian, tiến hành tổng hợp thêm biodiesel nhằm phân tích bổ sung số tiêu chất lượng (Độ nhớt, số cetane, điểm chớp cháy,…).Nếu có điều kiện, thực phân tích GC-MS mẫu biodiesel tổng hợp để tính toán hiệu suất dễ dàng xác. 40 TÀI LIỆU THAM KHẢO (1) Bùi Liên Khoa, 2011. Nghiên cứu tổng hợp dầu diesel sinh học từ bã cà phê phế thải. Luận văn tốt nghiệp Đại học ngành Cử nhân Hóa học. Đại học Cần Thơ. Cần Thơ. (2) Lê Thị Thanh Hương, 2011. Nghiên cứu tổng hợp biodiesel phản ứng alcol phân từ mỡ cá da trơn Đồng Bằng Sông Cửu Long xúc tác acid bazơ. Luận án Tiến sĩ kỹ thuật ngành Công nghệ hóa học chất hữu cơ. Đại học Bách Khoa Thành phố Hồ Chí Minh. Hồ Chí Minh. (3) Nguyễn Mộng Hoàng, 2010. Phát triển trồng rừng jatropha. Luận văn tốt nghiệp Cao học ngành Hóa học. Đại học Khoa học Tự nhiên Hà Nội. Hà Nội. (4) Lien Huong Huynh, Novy S. Kasim, Yi-Hsu Ju, 2011. Biodiesel Production from Waste Oils. In: Ashok Pandey, Christian Larroche, Steven C Ricke, Claude-Gilles Dussap, Edgard Gnansounou, editors: Biofuels, Burlington: Academic Press, 2011. pp. 375-396. (5) Lien Huong Huynh, Phuong Lan Tran Nguyen, Quoc Phong Ho, Yi Hsu Ju, 2012. Catalyst-free fatty acid methyl ester production from wet activated sludge under subcritical water and methanol condition. In: Biosource Technology. Elsevier. pp. 112-116. (6) Yi-Hsu Ju, Lien Huong Huynh (editor), Yeshitila Asteraye Tsigie, Quoc Phong Ho, 2012. Synthesis of biodiesel in subcritical water and methanol. In: Fuel. Elsevier. pp. 266-271. 41 PHỤ LỤC A (SỐ LIỆU GỐC) Bảng A.1 Kết khảo sát hàm lượng nước ảnh hưởng đến hiệu suất sản phẩm. Hàm lượng nước (% khối lượng dầu) Khối lượng glycerine (g) 10 0,0528 0,0931 0,0251 50,3 88,6 23,9 Hiệu suất (%) Bảng A.2 Kết khảo sát hàm lượng methanol ảnh hưởng đến hiệu suất phản ứng. Tỉ lệ dầu/methanol (g/g) 1/10 1/20 Khối lượng glycerine (g) 0,0729 Hiệu suất (%) 69,4 1/25 1/30 0,0931 0,0632 88,6 60,2 Bảng A.3 Kết khảo sát thời gian ảnh hưởng đến hiệu suất phản ứng. Thời gian (giờ) Khối lượng glycerine (g) Hiệu suất (%) 0,0581 0,0931 0,0693 55,3 88,6 66,0 Bảng A.4 Kết khảo sát nhiệt độ ảnh hưởng đến hiệu suất phản ứng. Nhiệt độ (oC) Khối lượng glycerine (g) Hiệu suất (%) 42 170 175 180 0,0582 0,0931 0,0824 55,4 88,6 78,5 PHỤ LỤC B (KẾT QUẢ PHỔ PHÂN TÍCH SẮC KÝ KHÍ) Hình B.1 Phổ phân tích sắc ký khí biodiesel Hình B.2 Thành phần hóa học biodiesel 43 Hình B.3 Phổ khối lượng (MS) Hexadecanoic acid Hình B.4 Phổ khối lượng 2-Undecenal 44 Hình B.5 Phổ khối lượng Palmitic acid, methyl ester Hình B.6 Phổ khối lượng Oleic acid, methyl ester 45 Hình B.7 Phổ khối lượng Linoleic acid, methyl ester Hình B.8 Phổ khối lượng Stearic acid, methyl ester 46 [...]... (biodiesel) từ dầu ăn đã qua sử dụng bằng phương pháp cận tới hạn trong khuôn khổ đề tài luận văn tốt nghiệp đại học 1.2 Mục tiêu nghiên cứu Nghiên cứu phương pháp mới và hiệu quả trong tổng hợp biodiesel từ dầu ăn đã qua sử dụng (dầu ăn thải) 2 Chương 2 TỔNG QUAN 2.1 Biodiesel Biodiesel hay còn gọi là diesel sinh học, là một loại nhiên liệu có tính chất tương tự diesel có nguồn gốc từ dầu mỏ nhưng... HÌNH Cây cải dầu 16 Cây cao lương 17 Một loài tảo dùng trong tổng hợp biodiesel 17 Thân và xơ của cây mía 17 Quả jojoba 18 Quả jatropha 18 Thiết bị phản ứng cận tới hạn 26 Quy trình khảo sát các điều kiện trong tổng hợp biodiesel từ dầu ăn đã qua sử dụng 27 Dầu ăn đã qua sử dụng (đã loại cặn bẩn và nước) 28 Mẫu biodiesel ... nhiên, do sản lượng mỡ không ổn định và biến động theo thời vụ nên việc dùng dầu ăn đã qua sử dụng là phương án tốt để cung cấp nguồn nguyên liệu cho tổng hợp biodiesel Thành phần chủ yếu của dầu ăn đã qua sử dụng là triglyceride, acid béo tự do rất thích hợp dùng sản xuất biodiesel Bảng 2.5 Những đặc tính của dầu ăn đã qua sử dụng (Properties of Waste Cooking Oil) Đặc tính Giá trị thực nghiệm Tỉ trọng... cân bằng trong vấn đề an ninh lương thực Trường hợp sử dụng mỡ động vật đòi hỏi phải đầu tư nhiều ở khâu xử lý nguyên liệu lẫn tinh chế sản phẩm Riêng trường hợp sử dụng dầu ăn đã qua sử dụng sẽ có rất nhiều lợi ích, vừa tận dụng được nguồn dầu thải dồi dào từ thị trường, vừa bảo vệ môi trường Với hàm lượng triglyceride và acid béo tự do cao, dầu ăn đã qua sử dụng là nguyên liệu lý tưởng được dùng tổng. .. cần sử dụng chất xúc tác Như vậy muốn phản ứng diễn ra, tác chất phải được cung cấp nhiệt và áp suất cao để tương tác tốt Ở điều kiện siêu tới hạn (hoặc cận tới hạn) , methanol và nước dễ dàng tương tác với nhau để tạo thành biodiesel 12 2.2.2.1 Điều kiện siêu tới hạn Biodiesel tổng hợp theo phương pháp truyền thống thường sử dụng xúc tác vì không cần tiêu tốn nhiều năng lượng Tuy nhiên, khi sử dụng. .. đó là sử dụng hệ methanol và nước dưới điều kiện cận tới hạn Với mục tiêu sản xuất biodiesel bền vững kết hợp bảo vệ môi trường, ý tưởng sử dụng nguồn nguyên liệu dầu ăn phế thải để tổng hợp diesel sinh học thực sự 1 mang lại ý nghĩa thực tiễn to lớn, vừa tận dụng được nguồn nguyên liệu có trữ lượng lớn, giá thành thấp và hiệu quả kinh tế cao Do đó em chọn đề tài: Tổng hợp dầu diesel sinh học (biodiesel) ... acid béo tự do cao, dầu ăn đã qua sử dụng là nguyên liệu lý tưởng được dùng tổng hợp biodiesel So với tổng hợp biodiesel thông qua phản ứng ester hóa sử dụng xúc tác acid, transester hóa sử dụng xúc tác base hoặc acid kết hợp base, thì quy trình tổng hợp biodiesel sử dụng xúc tác enzyme, zeolite hay methanol siêu tới hạn mang lại hiệu suất cao hơn (do tránh được sự thủy phân của nước và dễ dàng thu... năng lượng nhiệt rất lớn, kế đến là vấn đề trang bị các thiết bị chịu áp tốn kém, đảm bảo an toàn trong suốt quá trình phản ứng Do đó, tiến hành phương pháp sử dụng methanol và nước cận tới hạn để giải quyết những khó khăn tồn tại ở điều kiện siêu tới hạn Phương pháp được đánh giá là một kỹ thuật thân thiện với môi trường Nước cận tới hạn được định nghĩa là nước nóng có nhiệt độ nằm trong khoảng từ. .. biodiesel Vì vậy nên các nguồn nguyên liệu như dầu ăn đã qua sử dụng, mỡ động vật thường không đem lại hiệu quả cao hoặc rất phức tạp trong khâu xử lý, kiểm soát phản ứng, mặc dù nhứng nguyên liệu này rất dồi dào và giá thành rẻ Tuy nhiên khi sử dụng nước cận tới hạn, sự hiện diện của nước không làm hưởng đến hiệu suất phản ứng Do đó, dầu ăn đã qua sử dụng chứa nhiều nước không ảnh hưởng đến hiệu suất... tổng hợp biodiesel 3 So sánh một số chỉ tiêu của biodiesel và diesel 4 Tình hình sản xuất biodiesel một số nước vào năm 2000 6 Giới thiệu một số chỉ tiêu chất lượng đối với dầu biodiesel (tiêu chuẩn EN 590) và biodiesel (tiêu chuẩn EN 14214, ASTM D6751) 10 Những đặc tính của dầu ăn đã qua sử dụng (Properties of Waste Cooking Oil) 19 Một số chỉ tiêu của dầu . cetane 54 50 Khối lượng riêng (Kg/L) ở 15 o C 0,88 0,84 Trị giá calo (MJ/Kg) ở 15 o C 37,3 42,7 Trị giá calo (MJ/L) ở 15 o C 32,8 35, 7 Tỉ lệ không khí/nhiên liệu (Kg/Kg) 32,8 14 ,53 . một số chỉ tiêu chất lượng đối với dầu biodiesel (tiêu chuẩn EN 59 0) và biodiesel (tiêu chuẩn EN 142 14, ASTM D6 751 ) . 10 Bảng 2 .5 Những đặc tính của dầu ăn đã qua sử dụng (Properties of Waste. Phổ khối lượng của 2-Undecenal 44 Hình B .5 Phổ khối lượng của Palmitic acid, methyl ester 45 Hình B.6 Phổ khối lượng của Oleic acid, methyl ester 45 Hình B.7 Phổ khối lượng của Linoleic acid,