Xác định thành phần mỡ cá. Điều chế xúc tác để tổng hợp etyl este từ mỡ cá

Xác định thành phần mỡ cá. Điều chế xúc tác để tổng hợp etyl este từ mỡ cá

Đồ án tốt nghiệp GVHD: GS.TS. Đinh Thị Ngọ - 1 LỜI CẢM ƠN Em xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành, sâu sắc nhất tới GS.TS Đinh Thị Ngọ, người đã tận tình hướng dẫn, chỉ đạo sâu sắc về mặt khoa học, và quan tâm, động viên, giúp đỡ, tạo mọi điều kiện thuận lợi cho em trong suốt quá trình thực hiện và hoàn thành đồ án. Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong ngành Công Nghệ Hoá Dầu, Khoa Hoá Môi - Trường, Trường Đại học Dân Lập Hải Phòng, những người đã tận tình dạy dỗ và giúp đỡ em rất nhiều trong suốt thời gian học tập. Em cũng xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến gia đình, người thân, và bạn bè đã chia sẻ khó khăn, động viên, giúp đỡ, tạo thêm động lực cho em trong suốt thời gian học tập và làm đồ án tốt nghiệp. Một lần nữa, em xin chân thành cảm ơn! Hải Phòng, tháng 7 năm 2010 Bùi Thị Thu Thuỷ Đồ án tốt nghiệp GVHD: GS.TS. Đinh Thị Ngọ - 2 MỞ ĐẦU Ngày nay, dung môi ngày càng có nhiều ứng dụng quan trọng trong công nghiệp và trong đời sống hằng ngày. Tại Châu Âu, mỗi năm sử dụng đến hơn 5 triệu tấn dung môi/năm. Tại Việt Nam mỗi năm cũng tiêu thụ từ 300.000 ÷ 500.000 tấn/năm và tất cả dung môi này chủ yếu đều được nhập ngoại. Dung môi được dùng chủ yếu để pha sơn, tẩy mực in, keo dán, mỹ phẩm… và chúng có nguồn gốc chủ yếu từ các nguồn dầu khoáng. Việc thay thế dung môi từ dầu khoáng bằng các dung môi có nguồn gốc sinh học ngày càng trở nên cấp thiết do: Nguồn năng lượng hóa thạch đang ngày càng cạn kiệt, hơn nữa việc sử dụng dung môi hóa thạch gây hại cho người và môi trường như gây ngộ độc nếu nuốt phải, gây kích ứng da và mắt, gây thủng tầng ôzôn, gây ô nhiễm đất và nước. Trong khi đó, các loại dung môi sinh học có khả năng hòa tan tốt, ít độc hại, ít bay hơi, không bắt cháy, có khả năng phân hủy sinh học, có thể sử dụng trong ngành công nghệ thực phẩm. Các thông số liên quan đến tính an toàn và sự ảnh hưởng tới môi trường là những yếu tố quan trọng để đánh giá việc lựa chọn dung môi. Tính kinh tế của dung môi cũng là một yếu tố cần phải tính đến vì hiện nay giá thành của nó còn cao hơn dung môi dầu khoáng. Tuy nhiên điều này có thể khắc phục bằng việc sử dụng những nguồn nguyên liệu sẵn có và rẻ tiền, thêm vào đó việc ứng dụng công nghệ tiên tiến vào sản xuất cũng giúp làm giảm giá thành của sản phẩm. Lượng dung môi sử dụng hàng năm trên thế giới là rất lớn, vì vậy việc tìm ra và sản xuất dung môi sinh học thay thế một phần dung môi hóa thạch có ý nghĩa to lớn tới môi trường, sức khỏe con người. Tại Việt Nam, mỡ cá tra và cá basa là nguyên liệu rẻ tiền, ít được quan tâm sử dụng trong thực tế. Hơn nữa, do quá trình phân hủy sinh học, mỡ cá làm ô nhiễm môi trường tại các khu vực chế biến xuất khẩu cá công nghiệp. Bởi vậy. nghiên cứu tổng hợp dung môi từ mỡ cá mang lại lợi ích to lớn đối với môi trường và kinh tế Trước tình hình như vậy, trong bối cảnh tính an toàn sinh học và bảo vệ môi trường ngày càng được coi trọng, việc tổng hợp được các tiền chất để pha chế dung môi sinh học đáp ứng được các yêu cầu về môi trường và sức khỏe con người là vấn đề mang tính khoa học và thời sự cao. Đồ án tốt nghiệp GVHD: GS.TS. Đinh Thị Ngọ - 3 Để thực hiên được các nhiệm vụ của đồ án tốt nghiệp, em đã nghiên cứu tổng hợp được etyl este từ mỡ cá là thành phần chủ yếu và quan trọng nhất trong dung môi sinh học. Nôi dung cần được giải quyết bao gồm: Xác đinh được thành phần của mỡ cá. Điều chế xúc tác để tổng hợp etyl este từ mỡ cá, nghiên cứu cấu trúc và các đặc tính hóa lý của xúc tác. Tổng hợp và đánh giá chất lượng sản phẩm của etyl este thu được để sử dụng làm dung môi sinh học Đồ án đã đóng góp được những điểm mới sau đây: - Xác định được thành phần của mỡ cá từ đó đưa ra được các biện pháp tối ưu nhất để xử lý các nguồn mỡ có chất lượng thấp: đã ôi thiu hoặc đã qua sử dụng, chỉ số axit cao và gần như không có giá trị kinh tế. Từ đó, sử dụng mỡ cá đã tinh chế làm nguyên liệu cho phản ứng tổng hợp etyl este. - Khảo sát và tìm ra chế độ tối ưu chế tạo xúc tác dị thể KOH/MgSiO 3 để tổng hợp etyl este từ mỡ cá với hiệu suất cao trên 90%. Với xúc tác di thể KOH/MgSiO 3 thì ta có thể tiến hành tái sử dụng, tái sinh nhiều lần, dễ tách lọc sản phẩm, ít tiêu tốn năng lượng. - Tổng hợp được etyl este từ nguồn nguyên liệu mỡ cá phế thải rẻ tiền, từ đó nâng cao giá trị kinh tế của mỡ cá và giải quyết việc ô nhiễm môi trường tại các khu chế biến và và xuất khẩu cá da trơn. Ngoài ra có thể nói, đây là một trong những nghiên cứu đầu tiên tổng hợp alkyl este từ etanol do quá trình tổng hợp và tinh chế etyl este khó khăn hơn rất nhiều so với metyl este. Nhưng so với metanol chủ yếu được tổng hợp hóa học và vô cùng độc hại, etanol lại là một nguồn nguyên liệu có khả năng tổng hợp sinh học, không độc hại đối với con người và môi trường sống. Bởi vậy dung môi sinh học đã tổng hợp được hoàn toàn thân thiện với môi trường và con người. Đồ án tốt nghiệp GVHD: GS.TS. Đinh Thị Ngọ - 4 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN LÝ THUYẾT 1.1. TỔNG QUAN VỀ DUNG MÔI HỮU CƠ. 1.1.1 Khái niệm. Dung môi là chất lỏng có khả năng hòa tan chất rắn, chất lỏng hoặc chất khí để tạo thành thành hỗn hợp phân tán đồng nhất ở mức phân tử hay ion gọi là dung dịch . Dung môi thông dụng hàng ngày chúng ta thường gặp là nước. Dung môi hữu cơ chỉ tất cả các dung môi là hợp chất hữu cơ có chứa nguyên tử cacbon. Dung môi thường có điểm sôi thấp và dễ dàng bay hơi hoặc có thể được loại bỏ nhờ chưng cất để thu được chất đã hòa tan trong dung môi [1,3]. 1.1.2 Phân loại dung môi. Để có thể sắp xếp dung môi thành một hệ thống hợp lý, thống nhất là một vấn đề khó khăn. Song, có thể phân loại dung môi theo những cách sau: 1.1.2.1. Phân loại theo các hằng số vật lý. a. Nhiệt độ sôi tại 760mmHg. +) Dung môi có nhiệt độ sôi thấp: nhiệt độ sôi < 100 o C. +) Dung môi có nhiệt độ sô trung bình: 100 đến 150 o C +) Dung môi có nhiệt độ sôi cao: nhiệt độ sôi > 150 o C. b. Độ bay hơi (nếu ta thừa nhận ete ở 20 o C và độ ẩm tương đối 65 ± 5% là chất có chỉ số bay hơi bằng 1). +) Dung môi dễ bay hơi: chỉ số bay hơi < 10. +) Dung môi bay hơi trung bình: chỉ số bay hơi trong khoảng 10÷35. +) Dung môi khó bay hơi: chỉ số bay hơi >35. Độ bay hơi không chỉ phụ thuộc vào điểm sôi mà còn phụ thuộc vào nhiệt hóa hơi của chất lỏng. [1,13]. c. Độ nhớt (tại 20 o C). +) Dung môi ít nhớt: độ nhớt động học < 2 cP. +) Dung môi có độ nhớt trung bình: độ nhớt động học trong khoảng 2÷10 cP. +) Dung môi có độ nhớt cao: độ nhớt động học >10 cP. d. Momen lưỡng cực. Những dung môi có phân tử với momen lưỡng cực vĩnh cửu gọi là dung môi lưỡng cực, ngược lại dung môi có phân tử không có momen lưỡng cực vĩnh cửu gọi là dung môi không lưỡng cực. [1,4,6]. e. Hằng số điện môi. Những dung môi có hằng số điện môi cao có tác dụng như những dung môi phân li. Đôi khi người ta còn gọi là dung môi phân cực, ngược lại là những dung môi có hằng số điện môi thấp gọi là dung môi không phân cực [1,6]. 1.1.2.2. Phân loại theo hợp chất hóa học. Dựa theo cấu tạo hóa học, các dung môi thông thường thuộc vào loại các hợp chất sau: hydrocacbon béo và thơm, dẫn xuất clo và nitro của chúng, ancol, axit cacboxylic, ỏn tt nghip GVHD: GS.TS. inh Th Ng - 5 este, amit, nitril, ete, xeton v sulfonic. Hin nay, cỏc mui núng chy c coi l mt nhúm dung mụi mi. i lp vi cỏc dung mụi hu c, cú th gi chỳng l cht núng chy phõn t, nhng cht in ly núng chy c gi l cht lng ion l nhng dung mụi rt thun li cho cỏc phn ng húa hc hu c, kim loi. Chỳng cng l mụi trng thun li cho cỏc phn ng hu c. Nhit cn thit cú c cht núng chy hon ton khụng bt buc phi cao vỡ mt s mui nh cỏc tetrahexylamoni benzoat l cht lng ngay nhit phũng [1,5]. 1.1.2.3. Phõn loi theo tớnh cht axit-baz Theo nh ngha ca Bronsted thỡ axit l nhng cht cho proton, cũn baz l nhng cht cú kh nng nhn proton. [1,5]. Nhng dung mụi t ion húa va cú tớnh cht baz, va cú tớnh cht axit c gi l dung mụi lng tớnh [1]. 1.1.2.4. Phõn loi theo tng tỏc c bit vi cht tan. Theo Parker, cú th chia dung mụi thnh dung mụi khụng proton lng cc v proton lng cc da vo tng tỏc c bit vi cỏc anion v cation. Trong ú trc ht phi k n tớnh lng cc v kh nng to liờn kt hydro. Cú th b sung thờm vo hai nhúm mt nhúm th ba, nhúm dung mụi khụng proton phõn cc[3,5]. Nhng dung mụi khụng proton khụng phõn cc l nhng dung mụi cú hng s in mụi thp (e < 15) v mụmen lng cc khụng ln (à = 0 2D). Tng tỏc ca nhng phõn t dung mụi ny vi cht tan khụng mnh v c gõy ra bi lc nh hng, lc cm ng v lc khuch tỏn khụng c trng. Cỏc hp cht hydrocacbon mch h, thm v dn xut th halogen ca chỳng, cỏc amin bc ba v cacbon sunfua thuc nhúm ny. Nhng ion khụng proton lng cc cú hng s in mụi cao (e > 15) v mụ men lng cc ln (à > 2,5D). Mc dự chỳng cú nhng nguyờn t hydro, nhng chỳng khụng phi l cht cho proton to liờn kt hydro. Nhng dung mụi quan trng ca nhúm ny l dimetylfomahit, dimetylaxetamit, dimetylsunfoxit, axeton, nitrometan, axetonitril, nitrobenzen, lu hunh ioxit, propylencacbonat, axit hexametyltriamit phosphoric [1]. 1.1.2.5. Phõn loi theo ngun gc dung mụi. Dung mụi c chia thnh hai nhúm: dung mụi cú ngun gc du khoỏng v dung mụi cú ngun gc t thc vt, ng vt (hay cũn gi l dung mụi sinh hc) [1]. 1.1.3 Tng tỏc gia dung mụi v cht tan. Trong quỏ trỡnh hũa tan, dung mụi tỏc ng vo cht tan tng trng thỏi phõn tỏn. Trong quỏ trỡnh hũa tan thỡ cú tỏc ng ca cỏc lc sau: Tng tỏc gia cỏc phõn t: Trong quỏ trỡnh hũa tan ca cht tan A vo trong dung mụi B, lc liờn kt gia cỏc phõn t trong mt cu t (K A-A v K B-B ) b trit tiờu, v mt lc mi c to thnh gia dung mụi v phõn t cht tan: BBAA KK BA K2 Mt cht tan d dng tan trong trong mt dung mụi nu lc hp dn ni phõn t ca hai cht ny gn ging nhau. [5]. Lc ion (lc Coulomb): Lc hp dn gia cỏc ion ca cỏc in tớch trỏi du c gi l lc Coulomb. Lc Coubomb ca hai ion 1 v 2 ph thuc vo in tớch e 1 v e 2 Đồ án tốt nghiệp GVHD: GS.TS. Đinh Thị Ngọ - 6 của từng ion và phụ thuộc vào khoảng cách r 1 giữa hai ion. Lực Coulomb được biểu diễn bằng công thức sau: 12 12 2 .ee K r Bảng 1.1 Sự phụ thuộc vào nhiệt độ của các lực tương tác nội phân tử Loại lực tƣơng tác Tƣơng tác giữa các cấu tử Phụ thuộc vào nhiệt độ Lực ion- ion Giữa các ion Yếu Lực ion -lưỡng cực Giữa các ion và các lưỡng cực Yếu Lực phân tán Giữa các lưỡng cực nguyên tử Yếu Lực liên kết hydro Giữa các nhóm nguyên tử Mạnh Lực Coulomb tạo ra sự bền vững cho các tinh thể ion (ví dụ như NaCl). Khi một hợp chất tan trong một dung môi phân cực (momen lưỡng cực ) thì sự phân ly và sự solvat hóa xảy ra đồng thời với sự xuất hiện ion. Lực tương tác giữa các ion tỷ lệ nghịch với hằng số lưỡng điện của dung môi. [5,13]. Lực tương tác lưỡng cực-lưỡng cực: Lực lưỡng cực – lưỡng cực là lực tương tác giữa các phân tử có momen lưỡng cực giữa hữu hạn, vĩnh cửu. Lực hấp dẫn của là kết quả của sự hòa tan của phân tử phân cực ( 1 ) trong một dung môi phân cực ( 2 ) được biểu diễn theo công thức sau: 12 4 . DD K r Lực lưỡng cực - lưỡng cực phụ thuộc lớn vào nhiệt độ. Lực cảm ứng: lực cảm ứng là kết quả của tương tác giữa lưỡng cực vĩnh cửu và lưỡng cực cảm. Do điện trường của lưỡng cực phân tử dẫn đến việc thay đổi tích điện trong những phân tử lân cận và dẫn đến hiện tượng cảm ứng. Lực cảm ứng được tính theo công thức sau: Trong đó: K DDi : Lực cảm ứng : Độ phân cực r : Khoảng cách giữa hai lưỡng cực Lực liên kết hydro: lực liên kết hydro tồn tại trong các chất có nhóm hydroxyl hoặc nhóm amino (như trong nước, rượu, axit, glycol và amin) và những phân tử này là các chất cho hydro và tạo liên kết với những chất nhận hydro như este và xeton. Nước, rượu và amin đóng vai trò là cả chất cho và nhận hydro. Liên kết hydro rất yếu tồn tại trong halogen và lưu huỳnh. Liên kết hydro phụ thuộc nhiều vào nhiệt độ [5]. 2 7 . DDi K r Đồ án tốt nghiệp GVHD: GS.TS. Đinh Thị Ngọ - 7 1.1.4. Tính chất vật lý của dung môi hữu cơ. Đây một yếu tố quan trọng khi lựa chọn dung môi trong các ứng dụng. Trước tiên, dung môi phải ở trạng thái lỏng dưới áp suất và nhiệt độ mà nó được sử dụng. Các tính chất nhiệt động của dung môi như: mật độ, áp suất bay hơi, nhiệt trị và sức căng bề mặt, độ nhớt, khả năng khuếch tán, khả năng dẫn nhiệt cũng được quan tâm. Tính chất điện, tính chất quang học, và từ tính và momen lưỡng cực, hằng số điện môi cũng được xem xét. Ngoài ra, các đặc điểm về phân tử của dung môi như: kích thước, bề mặt, thể tích của phân tử dung môi cũng phải được khảo sát [10]. 1.1.4.1. Sự solvat hóa. Khi chất tan hòa tan vào một dung môi hay một hỗn hợp dung môi thì lực hấp dẫn giữa các phân tử của chất tan giảm đi bởi vì phân tử dung môi thâm nhập vào giữa các phân tử chất tan và cuối cùng chúng tạo thành một lớp bao quanh các phân tử chất tan. Quá trình này gọi là quá trình solvat. Độ lớn của lực solvat và số phân tử dung môi trong lớp bao quanh phân tử chất tan phụ thuộc vào thông số tan, momen lưỡng cực, liên kết hydro, độ phân cực, kích thước phân tử chất tan và dung môi. Số phân tử dung môi trong phức hợp dung môi - chất tan được xác định bằng độ solvat beta. Độ solvat tăng khi kích thước của phân tử dung môi giảm và tăng cùng với thông số tan [5,10]. 1.1.4.2. Khả năng pha loãng. Bảng 1.2. Sự phụ thuộc của khả năng pha loãng vào nhiệt độ (dung môi: Nitrat xellulo, chất pha loãng: Toluen) Dung môi - 10 0 C 20 0 C 50 0 C Ety axetat Butyl axetat Amyl axetat Octyl axetat 2,48 2,74 2,66 1,85 2,58 2,70 2,52 1,74 2,62 2,61 2,26 1,44 Nếu một chất không phải là dung môi được thêm từng giọt vào dung dịch nitrat xenlulo, thì nitrat xellulo sẽ kết tủa hoặc hình thành dạng gel. Tỉ lệ thể tích của chất không hòa tan/dung môi mà chất tan chưa bị kết tủa gọi là tỉ lệ pha loãng. Tỉ lệ pha loãng được xác định dựa vào kinh nghiệm chứ không thể đo chính xác. Tính hòa tan của một hỗn hợp dung môi được xác định dựa vào toluene hoặc butanol (những chất này đóng vai trò chất pha loãng). Tỉ lệ pha loãng phụ thuộc vào nhiệt độ. Dung môi có kích thước phân tử nhỏ, khả năng hòa tan tăng khi nhiệt độ tăng, những dung môi có kích thước phân tử lớn thì trái lại. Trong trường hợp khác, tỉ lệ pha loãng giảm khi nhiệt độ giảm, Ví dụ như nitrat xellulo trong các chất butyl axetat (hoặc etyl glycol, metyl isobutyl xeton) tỉ lệ pha loãng giảm khi nhiệt độ giảm do nitrat xellulo tạo thành dạng gel khi tăng nhiệt [10]. Đồ án tốt nghiệp GVHD: GS.TS. Đinh Thị Ngọ - 8 1.1.4.3. Ảnh hưởng của khối lượng phân tử tới khả năng hòa tan. Khi khối lượng phân tử tăng lên, khả năng hòa tan giảm do sự tăng lên của lực tương tác nội phân tử. Ví dụ, benzene tan hòa toàn trong etanol, trong khi antraxen và etanol chỉ tan vào nhau một phần. Axit axetic hòa tan styren nhưng không hòa tan polystyren, trong khi poly vinyl axetat không bị hòa tan. Do khối lượng phân tử rất lớn nên những polymer liên kết chéo không tan trong dung môi dù nhiệt độ tăng. Tuy nhiên, chúng phồng lên trong dung môi tùy thuộc vào bản chất và mật độ của liên kết chéo trong dung môi [10]. 1.1.4.4. Sự hòa tan và khả năng tan. Với tỷ lệ hữu hạn, quá trình hòa tan phụ thuộc vào bề mặt của chất tan, độ tinh thể hóa, nhiệt độ và tỉ lệ phân tán của nó trong dung môi. Khe hở trộn lẫn: Một số cặp dung môi có thể trộn lẫn với dung môi kia theo tất cả các tỷ lệ và trong nhiệt độ hòa tan giới hạn. Khe hở hòa tan có thể xuất hiện do lực tương tác nội phân tử phụ thuộc mạnh vào nhiệt độ. Trong hỗn hợp trietylamin - nước, liên kết hyđro N…H - O yếu. Ở nhiệt độ hơn 17 0 C, liên kết hydro sẽ bị phá hủy và sự hòa tan không xảy ra [5,13]. 1.1.4.5. Tính hút ẩm. Một số dung môi đặc biệt (dung môi có chứa nhóm hydroxyl) là những chất hút ẩm, chúng hấp thụ ẩm trong không khí đến một mức nào đó khi đạt được cân bằng. Lượng nước hấp thụ được phụ thuộc vào nhiệt độ và độ ẩm không khí. Glycol ete và rượu là những chất có tính hút ẩm khá mạnh [4,9]. 1.1.4.6. Tỷ trọng và độ khúc xạ. Nhiệt độ sôi, tỷ trọng và chỉ số khúc xạ được dùng để đánh giá độ tinh khiết của dung môi. Người ta thường xác định tỷ trọng của một dung môi ở 20 o C và liên hệ với tỷ trọng của nước ở 4 o C. Tỷ trọng của hầu hết các dung môi giảm khi tăng nhiệt độ [1,2,6]. 1.1.4.7. Khả năng bay hơi của dung môi. Dung môi được phân loại dựa theo nhiệt độ sôi của nó: + Dung môi có nhiệt độ sôi thấp: nhỏ hơn 100 o C. + Dung môi có nhiệt độ sô trung bình: 100 đến 150 o C. + Dung môi có nhiệt độ sôi cao: lớn hơn 150 o C. Tỷ lệ bay hơi của dung môi phụ thuộc vào những yếu tố sau đây: + Áp suất bay hơi của nhiệt độ làm việc. + Nhiệt cung cấp. + Độ liên kết phân tử. + Sức căng bề mặt. + Khối lượng phân tử dung môi. + Sự chảy rối của khí quyển. + Độ ẩm của không khí. Trong thực tế, thời gian bay hơi của một lượng dung môi nhất định được xác định bằng cách so sánh với thời gian bay hơi của dietyl este trong cùng điều kiện thí nghiệm. [1,9,13]. Đồ án tốt nghiệp GVHD: GS.TS. Đinh Thị Ngọ - 9 Hình 1.1. Đường cong áp suất hơi của một số dung môi 1.1.4.8. Độ nhớt và sức căng bề mặt. Độ nhớt của một dãy đồng đẳng của dung môi tăng khi khối lượng phân tử tăng. Dung môi mà phân tử chứa nhóm hydroxyl có độ nhớt cao hơn do có liên kết hydro. Độ nhớt của dung môi có ảnh hưởng lớn tới độ nhớt của dung dịch. Độ nhớt giảm khi tăng nhiệt độ. Sức căng bề mặt của dung môi liên quan tới mật độ năng lượng kết dính và áp suất nội tại của chất lỏng. 1.1.4.9. Mật độ hơi (khối lượng riêng của hơi). Bảng 1.3. Mật độ hơi tương đối của một số dung môi. TT Dung môi Mật độ hơi (g/m 3 ) 1 Toluen 3 2 Xylen 3 3 Etanol 1 Mật độ hơi là khối lượng của hơi dung môi trên một m 3 thể tích không khí trong điều kiện cân bằng ở 101,3 kPa. Mật độ hơi tương ứng với lượng dung môi trong không khí ở trạng thái bão hòa và phụ thuộc vào nhiệt độ. Mật độ hơi tương đối ds được tính theo công thức sau: Trong đó: o ds: Mật độ hơi tương đối o M s : Khối lượng phân tử của dung môi o M air : Khối lượng phân tử trung bình của không khí. M air = 28,95 g/mol. Trong điều kiện lý tưởng, mật độ hơi tương đối không phụ thuộc vào nhiệt độ. Mật độ hơi tương đối của một số dung môi được ghi trong bảng 1.3. Áp suất hơi a – Diclo metan b – Etyl axetat c – Butyl axetat d – Butanol e – Butyl glycol f – Butyl diglycol Nhiệt độ s air M ds M Đồ án tốt nghiệp GVHD: GS.TS. Đinh Thị Ngọ - 10 1.1.4.10. Tính chất nhiệt và điện của dung môi. Hằng số lưỡng điện và độ dẫn nhiệt giảm khi nhiệt độ tăng. Nhiệt độ mà tại đó hỗn hợp hơi dung môi - không khí bốc cháy khi tiếp xúc trực tiếp với ngọn lửa gọi là nhiệt độ chớp cháy của dung môi. Nhiệt độ chớp cháy tăng khi áp suất hơi giảm. Hỗn hợp hơi dung môi - không khí không chỉ bốc cháy khi tiếp xúc với ngọn lửa trực tiếp mà có thể tự bốc cháy khi đạt tới nhiệt độ tự bốc cháy [1,6,9]. 1.1.4.11. Hỗn hợp đẳng phí. Sự liên kết phân tử giữa các thành phần của hỗn hợp có thể dẫn tới trong hệ có điểm sôi cố định ở một nồng độ đã biết. Điểm sôi này có thể thấp hơn hoặc cao hơn so với từng cấu tử thành phần. Benzen-nước, benzen-etanol, axeton-clorofom là các ví dụ về hỗn hợp đẳng phí [5]. Hỗn hợp đẳng phí có nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ sôi của từng cấu tử thành phần có ứng dụng quan trọng trong công nghiệp sơn do nước và dung môi sẽ bay hơi nhanh hơn thông thường. Tuy nhiên, hỗn hợp đẳng phí cũng có những bất lợi như: điểm chớp cháy thấp hơn (so với từng cấu tử thành phần), giới hạn cháy nổ cao hơn, tỉ lệ bay hơi cao hơn sẽ dẫn đến ảnh hưởng không tốt trên bề mặt sơn. Dung môi có thông số tan và liên kết hydro trung bình thích hợp để làm chất bắc cầu, đặc biệt là xeton và glycol ete. Butyl glycol, diglycol, và triglicol thường được sử dụng bởi nhóm kị nước và nhóm ưa nước [1,6]. 1.1.4.12. Thông số Hidebrand. Đây là một trong những thông số quan trọng để dự đoán khả năng hòa tan của dung môi Trong đó: : Thông số Hildebrand c : mật độ năng lượng liên kết H : Nhiệt bay hơi R : Hằng số khí V m : Thể tích phân tử T : Nhiệt độ 1.1.5 Tính chất hóa học của dung môi. Tính trơ về mặt hóa học là điều kiện tiên quyết để sử dụng một chất lỏng như dung môi. Hydrocacbon dãy béo và dãy thơm là những chất hóa học trơ và thỏa mãn điều kiện này. Alcohol là chất bền vững về mặt hóa học nhưng lại phản ứng với kim loại kiềm, kim loại kiềm thổ và nhôm tạo ra muối. Este và xeton là những chất hóa học khá bền vững trong điều kiện bình thường. Vì thế, nó được ứng dụng nhiều trong công nghiệp sơn. Tuy nhiên, cần chú ý este có thể bị thủy phân tạo thành rượu và axit. Tỷ lệ thủy phân của este phụ thuộc vào cấu trúc của nó [1,5]. 1/2 [] m H RT c V [...]... PHÂN TÍCH CÁC TÍNH CHẤT CỦA MỠ CÁ BASA 2.1.1 Phân tích thành phần axit béo của mỡ cá basa Thành phần các axit béo của mỡ cá basa được xác định bằng cách chuyển hóa chúng thành các etyl este, sau đó dung phương pháp sắc ký khí khối phổ (GC-MS) để xác định Quá trình tổng hợp etyl este sẽ được trình bày kỹ ở phần sau 2.1.2 Xác định chỉ số axit (TCVN 6127 - 1996) Chỉ số axit là số mg KOH cần dùng để trung... để tổng hợp etyl este là mỡ cá phế thải So với các loại mỡ động vật khác, mỡ cá là loại mỡ ít có ứng dụng nhất, và đặc biệt là không được sử dụng làm thức ăn cho con người Ngoài ra, trong hàm lượng mỡ cá, có một thành phần lớn các triglyxerit của các axit béo không no Vì thế, mỡ cá có nhiệt độ đông đặc thấp hơn mỡ bò, mỡ lợn hay mỡ gia cầm… Nhưng cũng chính vì có hàm lượng nối đôi cao hơn, nên mỡ cá. . . dụng mỡ cá còn góp phần giảm ô nhiễm môi trường nguồn nước hiện nay ở các khu chế biến và xuất khẩu cá da trơn Đồng thời việc dùng mỡ cá để tổng hợp etyl este sẽ có tác động lớn về mặt kinh tế, xã hội 1.3.2.1 Tình hình sản xuất alkyl este từ mỡ cá trên thế giới Dựa theo hàm lượng phần trăm lipid có trong cơ thể mà cá được chia làm ba loại: - Cá gầy (< 1% chất béo) như cá tuyết, cá tuyết sọc đen - Cá. . . béo) như cá bơn lưỡi ngựa, cá nhồng, cá mập… - Cá béo (>10% chất béo) như cá hồi, cá trích, cá thu, cá rô phi, cá tra, cá basa Các loại cá được sử dụng để tổng hợp alkyl este chủ yếu là các loại cá béo với hàm lượng lipid > 10% trọng lượng cơ thể Hầu hết các nước trên thế giới như: Anh, Scotlen, Canada, Mỹ… chủ yếu sản xuất alkyl este từ cá hồi Tại Trung Quốc, người ta sử dụng chủ yếu là cá rô phi,... thể Trong mỡ động vật, ngoài các thành phần chính là các triglyxerit, thì tồn tại một hàm lượng nhỏ các protein Ngoài ra, trong quá trình chế biến, tách mỡ khỏi động vật, cũng có một phần protein từ các bộ phận khác lẫn vào mỡ Trên 90% các hợp chất có nitơ là protein - Axit béo : Thành phần khác nhau của mỡ động vật đó là các axit béo Các axit béo có trong mỡ động vật phần lớn ở dạng kết hợp trong... tinh chế có thể bỏ qua công đoạn hydrate hóa để loại các phosphatide - Chỉ số Iod của mỡ cá < 100 - Hàm lượng Cholesterol trong mỡ cá Ba sa (85 mg%) thấp hơn nhiều so với mỡ heo (126 mg%), nó cũng thấp hơn so với hàm lượng có trong cơ của loài cá sống ở biển (100 mg%) - Mỡ cá có chỉ số acid thấp (AV < 1), như vậy rất thích hợp để tổng hợp etyl este trên cơ sở xúc tác bazơ rắn 1.3.2 Giới thiệu về mỡ cá. . . mỡ cá chính để tổng hợp alkyl este là các loại cá da trơn như cá tra hay cá basa Theo báo cáo của Alaska Energy Authority (AEA), hàng năm, lượng mỡ cá phế thải vào khoảng 8 triệu gallon, ban đầu chủ yếu được trộn trực tiếp với diesel khoáng để đốt lò trong công nghệ chế biến thực phẩm Nhưng do mỡ cá có các tính chất khác xa với diesel khoáng, nhất là về độ nhớt, nhiệt lượng… nên không phù hợp với các... cá, tức là sẽ thải ra khoảng 100.000 tấn mỡ cá basa Cá basa có trọng lượng tương đối lớn, khoảng 0,7 – 2,5 kg/con gồm ba phần chính là thịt cá, xương và mỡ, trong đó mỡ chiếm khoảng 15,7 đến 23,91% khối lượng cá Từ các số liệu có được có thể thấy rằng, tại Việt Nam mỡ cá tra và cá basa là một nguồn nguyên liệu có tiềm năng lớn để tổng hợp ra alkyl este, có giá trị kinh tế cao Việc nghiên cứu tổng hợp. .. CH2-O-CO-R3 CH2-OH R3-COOC2H5 Để sản xuất alkyl este có thể sử dụng công nghệ trao đổi este có sử dụng xúc tác axit, bazơ hoặc xúc tác enzym Xúc tác sử dụng ở dạng đồng thể hoặc dị thể [2] Sơ đồ chung để tổng hợp alkyl este từ dầu, mỡ động thực vật bằng phương pháp trao đổi este có sử dụng xúc tác có thể mô tả như hình 1.3 Rƣợu Rượu thu hồi Alkyl este Dầu thực vật hoặc mỡ động vật Phản ứng Lắng Rửa... nghiên cứu chế tạo etyl este từ nguồn nguyên liệu mỡ động vật thải và etanol, từ đó sử dụng để pha chế dung môi sử dụng cho các mục đích được yêu cầu [10,15] 1.3.1 Nguyên liệu sản xuất Nguyên liệu sản xuất etyl este là các loại mỡ động vật với thành phần chính là các este của glyxerin với các axit béo bậc cao, có tên là triglyxerit - 18 Đồ án tốt nghiệp GVHD: GS.TS Đinh Thị Ngọ 1.3.1.1 Thành phần hóa . trong c ng m t th t ch và nhi t độ. Ph ng ph p d ng ph kế th kh ng ch nh x c b ng ph ng ph p picnomet nh ng nhanh h n [1,4,6]. 1.1.7. Đ c t nh, . v i dung m i d u m th dung m i sinh h c th ng kh ng đ p ng đư c nh ng ch ti u kỹ thu t mong mu n và hi u quả c a dung m i sinh h c th ng th p h n