Như tương nghịch nước trong dầu

Báo cáo quy trình tổng quan về cách tạo nên nhiên liệu nhũ tương (nhiên liệu nhũ hóa) đồng thời đưa ra các hợp chất tạo nhũ, ổn định nhũ tương thích hợp. Báo cáo có đề cập đến những ưu nhược điểm của các loại nhiên liệu xanh đang sử dụng hiện nay: Bio Diesel, Nhiên liệu Hydro, Nhiên liệu dầu DO truyền thống và nhiên liệu nhũ hóa mà chúng tôi tổng hợp được. Dựa trên các ưu điểm và hàm lượng khói, tính thân thiện với môi trường và con người thì tôi tin rằng nhiên liệu nhũ hóa của chúng tôi sẽ đáp ứng được sự thiếu nhiên liệu phục vụ cho con người hiện tại.

MỤC LỤC DANH MỤC CÁC HÌNH III MỤC LỤC BẢNG .IV DANH MỤC VIẾT TẮC V DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1 Hình 2.1 Hình 3.1 Hình 3.2 Hình 3.3 Hình 3.4 Hình 3.5 Hình 3.6 Hình 3.7 Hình 3.8 Hình 3.9 Hình3.10 Hình 3.11 Hình 3.12 Hình 3.13 Hình 3.14 Hình 3.15 Hình 3.16 Hình 3.17 Hình ảnh nhũ tương loại Quy trình tổng hợp nhiên liệu nhũ tương N/D Ảnh hưởng giá trị HLB tạo nhũ đến thời gian ổn định nhũ Đồ thị thể mối quan hệ giá trị HLB với thời gian ổn định nhũ nhiệt độ phòng (T1) Đồ thị biểu diển mối quan hệ giũa giá trị HLB với thời gian ổn định sốc nhiệt (T2) Biểu đồ thể mối quan hệ chất ổn định nhũ thời gian ổn định nhũ nhiệt độ phòng (T1) Biểu đồ thể mối quan hệ chất ổn định thời gian ổn định nhũ tương nghich N/D sốc nhiệt Đồ biểu diễn mối quan hệ nồng độ chất tạo nhũ thời gian ổn định nhũ nhiệt độ phòng (T1) Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giũa hàm lượng chất tạo nhũ thời gian ổn định sốc nhiệt (T2) Biểu đồ thể mối quan hệ nồng độ Co-surfactantvà thời gian ổn định nhũ nhiệt độ phòng (T1) Biểu đồ thể mối quan hệ nồng độ Co-surfactantvà thời gian ổn định nhũ sốc nhiệt (T2) Biểu đồ thể mối quan hệ hàm lượng nước thời gian ổn định nhiệt độ phòng Biểu đồ sốc nhiệt thể mối quan hệ hàm lượng nước thời gian ổn định nhũ Biểu đồ thể mối quan hệ tốc độ khuấy thời gian ổn định nhũ nhiệt độ phòng T1 Biểu đồ thể mối quan hệ tốc độ khuấy thời gian ổn định nhũ sốc nhiệt T2 Đồ thị biểu diễn mối quan hệ thời gian khuấy thời gian ổn định nhũ nhiệt độ phòng T1 Đồ thị thể mối quan hệ thời gian khuấy thời gian ổn định nhũ sốc nhiệt T2 Đồ thị đường cong chưng cất phân đoạn nhiên liệu nhũ hóa nhiên liệu diesel Kết đo kích thước hạt mẫu nhũ tương nước dầu diesel Trang 18 30 32 32 34 34 36 36 38 38 39 40 41 41 43 43 44 46 DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Bảng 1.2 Bảng 1.3 Bảng 1.4 Bảng 1.5 Bảng 1.6 Bảng 2.1 Bảng 2.2 Bảng 3.1 Bảng 3.2 Bảng 3.3 Bảng 3.4 Bảng 3.5 Bảng 3.6 Bảng 3.7 Bảng 3.8 Bảng 3.9 Bảng 3.10 Bảng 3.11 Bảng 3.12 Bảng 3.13 Bảng 3.14 Bảng 3.15 Tiêu chuẩn châu âu hàm lượng S nhiên liệu Quy định mỹ hàm lượng lưu huỳnh nhiên liệu Một số ứng dụng giá trị HLB Thành phần khói thải số nhiên liệu Thành phần khói thải số nhiên liệu nhũ hóa N/D Các thông số tiêu chuẩn chất lượng loại nhiên liệu khác Danh sách hóa chất sử dụng làm thí nghiệm Danh sách dụng cụ thí nghiệm sử dụng làm thí nghiệm Kết lựa chọn hỗn hộ chất nhũ hóa Kết xác định tỉ lệ chất nhũ hóa Span 80 Tween 20 kết xác định tỉ lệ chất nhũ hóa Span 80 Tween 60 kết xác định tỉ lệ chất nhũ hóa Span 80 Tween 80 kết xác định giá trị HLB toàn hệ Micro nhũ tương N/D Kết nghiên cứu lựa chọn chất ổn định nhũ tương nghịc N/D Kết nghiên cứu lựa chọn hàm lượng chất tạo nhũ tương nghịch N/D kết nghiên cứu lựa chọn hàm lượng Co-surfacetant Kết cứu lựa nghiên chọn hàm lượng nước hệ nhũ tương nghịch N/D Kết nghiên cứu tốc độ khuấy phù hợp với hệ nhũ tương nghịch N/D Kết khảo sát thời gian khuấy phù hợp với hệ nhũ tương nghịch N/D Kết chưng cất phân đoạn nhiên liệu nhũ hóa nhiên liệu diesel Các thông số kỹ thuật số nhiên liệu khác So sánh thành phần khói so với nhiên liệu diesel Hiệu kinh tế nhiên liệu nhũ hóa Trang 10 11 11 15 16 17 28 29 29 30 32 33 35 37 39 41 42 44 47 48 48 Ký hiệu HDBM S 80 T 20 HC Co-S HLB GS CS TCVN ASTM S 60 T 60 T 80 DANH MỤC VIẾT TẮT Tên đầy đủ Hoạt động bề mặt Span 80 Tween 20 Hydrocarbon Co-surfacetant Chỉ số cân dầu nước Gemini surfacetant conventional surfacetant Tiêu chuẩn việt nam Tiêu chuân hoa kì Span 60 Tween 60 Tween 80 MỞ ĐẦU Trong thực tế, việc sử dụng động chạy nhiên liệu diesel khoáng giới việt nam tăng qua năm động chạy nhiên liệu diesel thải lượng lớn hợp chất độc hại CO x, NOx, SO2, VOC, … khí CO2 gây hiệu ứng nhà kính, khí SO2 gây mưa axit muội than gây ô nhiểm không khí với nhu cầu sử dụng sản phẩm dầu mỏ nói chung nhiên liệu diesel nói riêng gia tăng, nạn ô nhiễm môi trường gia tăng Tuy nhiên, bối cảnh nay, nguồn cung cấp trở nên không ổn định tác hại xấu môi trường theo nhà nghiên cứu giới sử dụng động chạy nhiên liệu diesel năm hàm lượng CO2 tăng 0.4%, CO tăng 3% SO2 tăng 2% Do đó, việc tìm nguồn nhiên liệu thay cấp bách Để góp phần giải vấn đề này, chúng em tiến hành nghiên cứu hệ nhũ tương nước - nhiên liệu diezel, dạng nhiên liệu sạch, nhằm mục đích giảm thiểu hàm lượng khói thải sử dụng nhiên liệu từ giải vấn đề cấp bách tình trạng ô nhiểm môi trường nóng lên trái đất đồng thời làm giảm thẳng thiếu hụt nhiên liệu diesel khoáng cho động chạy nhiên liệu diesel khoáng Để chế tạo thành liệu nhũ hóa cần xác định hỗn hợp chất tạo nhũ để trình nhũ hóa xảy hoàn toàn hơn, từ nâng cấp chất lượng nhũ tương N/D, để nâng cao tính ổn định nhũ tương tạo điều kiện thuận lợi cho bảo quản cách tạo hàng rào ngăn cản va chạm hạt mixen từ hệ nhũ tương lớp gel cấu trúc tồn đọng hệ micro nhũ thời gian ổn định nhũ nâng lên cách rõ rệt CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ NHIÊN LIỆU NHŨ HÓA N/D 1.1 Khái niệm nhiên liệu nhũ hóa N/D Nhũ tương hệ phân tán bao gồm hai (hoặc hai) loại chất lỏng không tan lẫn tan vào ( hệ phân tán tác nhân phân tán ) Chất lỏng tồn lượng dư gọi pha kín, pha liên tục, chất lỏng phân tán gọi pha phân tán Nếu nồng độ pha phân tán cao kích thước hạt đạt kích thước hạt keo Khi khái niệm pha không Việc tạo nhũ gọi nhũ hóa Tác nhân tham gia vào trình tạo nhũ gọi chất tạo nhũ Ngoài trình tạo nhũ có chất khác tham gia vào trình nhũ hóa chất xúc tiến nhũ hóa ( chất ổn định nhũ tương ) Các chất cho thêm vào để xúc tiến trình nhũ hóa, ví dụ tăng độ nhớt tạo chất keo bảo vệ Nếu pha liên tục nước pha phân tán chất hữu lỏng, dầu khoáng,…khi ta dùng khái niệm nhũ tương dầu nước Ngược lại nước phân tán tốt chất lỏng khan ta có nhũ tương nươc dầu Nhiên liệu nhũ hóa thường có màu trắng đục [12] 1.2 Phân loại nhũ tương Thông thường, người ta phân loại nhũ tương theo hai cách sau: 1.2.1 Phân loại theo chất hai pha lỏng hệ Nhũ tương loại 1, hay nhũ tương dầu - nước, ký hiệu D/N Trong nhũ tương loại môi trường nước, pha phân tán dầu Đây gọi nhũ tương thuận Nhũ tương loại 2, hay nhũ tương nước - dầu, ký hiệu N/D Trong dầu môi trường, nước pha phân tán Nhũ tương loại gọi nhũ tương nghịch (a) (b) Hình 1.1 : Hình ảnh nhũ tương loại Hình 1.1.a Nhũ tương nước dầu Hình 1.1.b Nhũ tương dầu nước Để phân biệt nhũ tương thuộc loại loại 2, có số phương pháp: − Thêm nước trộn lẫn nhũ tương loại d/n mà không trộn lẫn nhũ tương loại N/D − Thêm chất màu có khả hoà tan vào loại chất lỏng định, nhuộm màu giọt chất lỏng hay môi trường phân tán, mà qua kính hiển vi thường dễ dàng phân biệt − Độ dẫn điện nhũ tương d/n lớn độ dẫn điện nhũ tương loại N/D 1.2.2 Phân loại theo nồng độ nhũ tương Theo cách phân loại này, có loại nhũ tương loãng, nhũ tương đặc nhũ tương đậm đặc − Nhũ tương loãng: nhũ tương có khoảng 0.1 % thể tích toàn hệ pha bị phân tán Hạt nhũ tương hình cầu, bán kính hạt khoảng 0.1µm, nghĩa có kích thước hạt keo Vì nồng độ nhỏ, nhũ tương loại tương đối bền, không cần chất nhũ hoá Trên bề mặt hạt nhũ tương hấp phụ ion có hệ, hạt có mang điện tích Đó nguyên nhân làm cho nhũ tương bền − Nhũ tương đặc: Pha phân tán chiếm tới 74% thể tích hệ Các hạt dạng hình cầu, khoảng cách hạt nhỏ Kích thước hạt nhũ tương dày khoảng 0.1 – µm cao Loại nhũ tương bền, thường dễ sa lắng Muốn trì nhũ tương loại này, phải đưa vào hệ chất nhũ hoá Nhũ tương đặc tồn dạng đơn phân tán, dạng đa phân tán − Nhũ tương đậm đặc, nhũ tương gelatin hoá: Pha phân tán chiếm tỷ lệ cao 74% thể tích hệ Các hạt pha phân tán bị biến dạng, không dạng hình cầu Nhũ tương loại sa lắng Chúng có tính chất khối gel Ngoài có hệ nhũ hỗn hợp Nhũ nhũ thuận nhũ nghịch, pha phân tán nhũ chứa hạt nhỏ môi trường phân tán Nhũ xuất đồng thời có hệ hai chất tạo nhũ có tác động trái ngược 1.3 Tính chất hệ nhũ tương N/D 1.3.1 Kích thước hạt Với nhũ tương mà đường kính trung bình hạt nhũ từ 10 -6 -10-8 m có dạng dung dịch keo Nếu kích thước hạt nhỏ 10 -8 m ta có loại nhũ tương có độ phân tán cao nằm trung gian tạo mixen hạt keo dung dịch thực Dựa vào màu sắc nhũ tương ta suy đoán kích thước hạt Nếu số khúc xạ thành phần tham gia tạo nhũ đủ lớn, nhũ tương có màu xanh nhạt nhũ tương có độ phân tán tốt so với nhũ tương có màu vàng hay màu đỏ nhạt Với hầu hết loại nhũ tương kích thước hạt không đồng Nếu kích thước hạt nhũ phân bố khoảng rộng ta có nhũ tương đa phân tán, ngược lại ta có nhũ tương đơn phân tán hạt nhũ có kích thước đồng Kích thước lý tưởng hạt nhũ phụ thuộc vào chế độ công nghệ ứng dụng công nghiệp Hầu hết loại nhũ tương sản xuất công nghiệp dạng nhũ tương đa phân tán [4] [12] 1.3.2 Qúa trình bao bọc bề mặt hạt nhũ Để ngăn cản kết hợp hạt nhũ hình thành, phải dựng lên hàng rào lượng để tránh hạt nhũ va chạm với va chạm khả phân tán Rào cản lượng dựng lên cách cho thêm tác nhân nhũ hóa bảo quản tốt cách cho thêm chất ổn định Các phân tử chất nhũ hóa tập trung bề mặt phân chia pha phân tán pha liên tục Khi nhóm ưa nước hướng vào nước nhóm kỵ nước hướng vào pha hữu Kết hình thành lớp mỏng bề mặt phân cách hai lớp chất lỏng Lớp kéo dãn hút thêm phân tử chất nhũ hóa hạt nhũ bị phá vỡ khuấy trộn học, đến hạt nhũ bao bọc lớp chất lỏng bề mặt [4] [12] 1.4 Phương pháp sản xuất diesel 1.4.1 Giảm hàm lượng lưu huỳnh Phân đoạn diesel phân đoạn tương đối nặng, có nhiệt độ sôi cao (250-350 oC) nên phần lớn chất chứa lưu huỳnh tập trung phân đoạn Phù thuộc vào cấu trúc chất hưu có chứa lưu huỳnh mà mức độ khữ lưu huỳnh khác Các chất mercaptan, thiophen, sunfua bị khữ dễ áp dụng công nghệ khữ thông thường Còn chất ankylbenzothiophen khó loại bỏ hỗn hợp này, phải áp dụng công nghệ hydrodesunfua hóa sâu Mức độ phản ứng khử lưu huỳnh săp xếp theo dãy sau: Mercaptan > sunfua > disunfua > thiophen > alkylthiophen > benzothiphen > ankylbenzothiophen Theo dãy trên, mức độ tách lưu huỳnh khó dần Xúc tác cho phản ứng loại sau: CoMo/Al 2O3; NiMo/Al2O3; GaCr/HZSM-5 Hiện công nghệ sử dụng vật liệu mezopor Mo/MCM-41; Mo/SBA-15 Bảng 1.1: Tiêu chuẩn châu âu hàm lượng lưu huỳnh nhiên liệu Nhiên liệu Năm Xăng 2000 2002-2005 2005-2011 2000 2002-2005 Diesel Hàm lương lưu huỳnh, ppm 150 [...]... rất quan trọng trong quá trình chế tạo nhũ tương, nó là yếu tố xác định dạng của nhũ tương được tạo thành Thực vậy, với một tỷ lệ cao của pha dầu với pha nước là nguyên nhân tạo nên một nhũ tương nước trong dầu, nhưng trái lại một tỷ lệ cao của nước so với dầu sẽ có xu hướng tạo nên một nhũ tương dầu trong nước Nếu gọi φi là tỉ lệ thể tích của pha dầu so với pha nước ở điểm chuyển hoá nhũ tương, thì với... sẽ có khuynh hướng hình thành các nhũ tương nước trong dầu Như vậy, nếu trong quá trình chế tạo nhũ tương nếu ta cho pha nước từ từ vào pha dầu, thì ngay tại thời điểm mà hai pha tiếp xúc với nhau pha dầu luôn luôn có thể tích lớn hơn pha nước và do đó, một nhũ tương nghịch sẽ dễ dàng được tạo ra Còn ngược lại, nếu ta cho pha dầu từ từ vào pha nước thì một nhũ tương thuận được tạo thành là điều tất... riêng biệt Mực nước trong bể ổn nhiệt sao cho khi đặt bom vào mực nước phải ngập bom Theo dõi sự cạn nước trong bể ổn nhiệt do sự bay hơi của nước Nếu nước cạn thì phải thêm nước vào cho đúng mức qui định Có thể thay nước bằng chất tải nhiệt như glyxerin hay dầu silicon Tiến hành: cho 30ml mẫu vào trong ống thử nghiệm sạch và khô Trong vòng 1 phút sau khi đánh bóng, thả nhẹ miếng đồng vào trong ống thử... nhũ tốt Loại nhũ tương Nhũ tương nghịch Nhũ tương nghịch Nhũ tương nghịch Nhũ tương nghịch Nhũ tương nghịch Nhũ tương nghịch Từ kết qua nghiên cứu sơ bộ đã lựa chọn được ba hỗn hợp chất tạo nhũ là: Span 80 Tween 20, Span 80 Tween 60, Span 80 Tween 80 Tuy nhiên để có thể xác định được duy nhất một hỗn hợp chất tạo nhũ tối ưu, sau đó tiếp tục thay đổi tỉ lệ thành phần hỗn hợp chất nhũ hóa trong khoảng HLB... của nhũ tương Như vậy, rõ ràng là để tạo được một hệ nhũ tương nước trong dầu bền vững thì phương pháp tốt nhất là thêm pha nước vào pha dầu đã hoà tan chất nhũ hoá một cách từ từ cùng với sự khuấy trộn mạnh 1.5.6 Vai trò của co-surfactant Các chất đóng vai trò là co-surfactant như methanol, etanol, n-propanol, n-butanol, n-pentanol, propylene glycol… Co-surfactant được thêm vào hệ micro nhũ tương N/D... nhũ tương nghịch dựa trên cơ sở đầu ưa nược và đầu kị nước của chất HDBM, hai phân tử nước và dầu liên kết với nhau thông qua chất HDBM để hình thành hệ mixen keo, để nhũ tương bền vững thì tổng các nhóm ưa nước và tổng các nhóm kị nước phải triệt tiêu nhau tức giá trị HLB bằng 7 bằng cách thêm hợp chất mới (chất ổn định và Co-surfacetant) Từ hình 3.2 với giá trị HLB= 6 ÷ 6.5 thì tổng nhóm kị nước trong. .. nhũ tương ÷ lớn hơn tổng nhóm ưa nước nên hệ dễ dàng bị sa lắng, tương tự với giá trị HLB=7.5 8 thì tổng nhóm ưa nước lớn hơn nhóm kị nước nên hệ nhũ tương kém bền Như vậy, với giá trị HLB = 7 là giá trị HLB tối ưu để hệ nhũ tương bền vững với thời gian ổn định lên đến 723.1 giờ Đồng thời dựa vào giá trị HLB này chúng ta có thể suy ra được hàm lượng chất ổn định phù hợp với hệ micro nhũ tương nghịch. .. hóa Nước Chất nhũ hóa Chất ổn định Co-sufactant Pha phân tán Pha liên tục Nhũ tương N/D Hình 2.1 Quy trình tổng hợp nhiên liệu nhũ tương N/D 2.3.1 Nghiên cứu, lựa chọn chất tạo nhũ dựa vào thang đo HLB Đầu tiên, để lựa chọn chất nhũ hoá thích hợp của hệ nhũ nước - nhiên liệu diesel, phải cho các chất nhũ hoá khác nhau vào pha nước hoặc pha dầu, tuỳ thuộc vào tính tan của chất nhũ hoá trong nước hay trong. .. chất nhũ hoá trong nước hay trong dầu Sau khi cho pha nước phân tán vào pha dầu đã có chất nhũ hoá, ta tiến hành tạo hệ nhũ và khảo sát tác dụng mỗi loại chất nhũ hoá đến khả năng tạo nhũ của hệ Tuy nhiên các chất nhũ hóa có giá trị HLB nằm trong khoảng từ 3 – 6 đây chính là khoảng giá trị tối ưu nhất để tạo thành nhũ tương nước trong dầu Bên cạnh đó, muốn cho hệ nhũ tương ổn định thì cấu trúc của các... nhiều loại khác nhau, có thể sử dụng để ổn định nhũ tương nghịch N/D Tuy nhiên, trong trong trường hợp cụ thể việc lựa chọn chất nhũ hóa thích hợp là rất khó khăn Để lựa chọn được chất nhũ hóa thích hợp, trong thực tế ta thường dùng phương pháp thực nghiệm Như đã trình bày trong phương pháp nghiên cứu, chúng em tiến hành chế tạo 6 mẫu nhũ tương nghịch với hỗn hợp chất nhũ hóa là Span 60 Tween 20, Span ... Biodiezel dự kiến ngày phát triển có triển vọng phát triển Người ta tìm cách nâng cao hiệu thu hồi glyxeryl, sản phẩm phụ trình 16 sản xuất biodiezel Điều góp phần giảm đáng kể giá thành biodiezel... chất Nhớt kế mao quản thủy tinh phù hợp với độ nhớt, nhiệt độ đo mẫu xác định; Bóp cao su; Đồng hồ bấm giây; Bể ổn nhiệt Hóa chất: nguyên liệu nhũ hóa N/D…dùng làm mẫu, axeton dùng tráng rửa nhớt... mực chất lỏng mao quản nhánh L xuống thấp vị trí vạch E khoảng mm Để chất lỏng chảy tự dùng đồng hồ bấm giây xác định thời gian chất lỏng chảy từ vị trí vạch E lên đến vị trí vạch F Ghi khoảng