Nghiên cứu chuyển hóa dầu ăn thải thành dung môi sinh học ứng dụng để tẩy sơn và mực in

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - NGUYỄN THỊ LIỄU ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU CHUYỂN HÓA DẦU ĂN THẢI THÀNH DUNG MÔI SINH HỌC ỨNG DỤNG ĐỂ TẨY SƠN VÀ MỰC IN LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGÀNH: CÔNG NGHỆ HỮU CƠ-HÓA DẦU NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS NGUYỄN KHÁNH DIỆU HỒNG HÀ NỘI - 2010 LỜI CẢM ƠN Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành, sâu sắc tới TS Nguyễn Khánh Diệu Hồng, người tận tình hướng dẫn, đạo sâu sắc mặt khoa học, quan tâm, động viên, giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi cho suốt trình thực hoàn thành luận văn Tôi xin chân thành cảm ơn quý thầy cô Bộ môn Công nghệ Hữu – Hóa dầu, Phòng thí nghiệm Hữu Cơ – Hóa dầu, Khoa Công nghệ Hóa học, trường Đại học Bách khoa Hà Nội, người tận tình dạy dỗ giúp đỡ nhiều suốt thời gian học tập Tôi xin trân trọng cảm ơn Viện Đào tạo sau đại học, trường Đại học Bách Khoa Hà Nội giúp đỡ, tạo điều kiện tốt để hoàn thành tốt khóa học Nhân đây, cho phép gửi lời cảm ơn sâu sắc đến gia đình, người thân, bạn bè chia sẻ khó khăn, động viên, giúp đỡ, tạo thêm động lực cho suốt thời gian học tập làm luận văn tốt nghiệp Một lần nữa, xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày 20 tháng 10 năm 2010 Học viên Nguyễn Thị Liễu LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan công trình khoa học Các số liệu luận văn trung thực có nguồn gốc rõ ràng Các kết luận văn chưa công bố công trình khoa học Hà nội, ngày 20 tháng 10 năm 2010 Nguyễn Thị Liễu DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT TRONG LUẬN VĂN XRD: X Ray Diffraction (Nhiễu xạ tia X) IR: Infra-red spectrum (Phổ hồng ngoại) GC-MS: Gas Chromatography – Mass Spectrum (Sắc ký khí khối phổ) HPLC: High Pressure Liquid Chromatography (Sắc ký lỏng cao áp) SEM: Scanning Electron Microscopy (Hiển vi điện tử quét) DANH MỤC CÁC BẢNG TRONG LUẬN VĂN STT DANH MỤC CÁC BẢNG Trang Bảng 1.1 Sự phụ thuộc vào nhiệt độ lực tương tác nội phân tử Bảng 1.2 Sự phụ thuộc khả pha loãng vào nhiệt độ Bảng 1.3 Mật độ tương đối số dung môi 10 Bảng 1.4 Đặc trưng kỹ thuật loại ete dầu mỏ 16 Bảng 1.5 Dung môi dầu mỏ dùng cho công nghiệp sơn 17 19 Bảng 1.6 Đặc trưng loại xăng dung môi kỹ thuật theo tiêu chuẩn Nga Bảng 1.7 Công thức mực điển hình Bảng 1.8 Các thông số kỹ thuật mực 36 10 11 14 15 16 17 18 19 Bảng 3.1 Ảnh hưởng tác nhân trung hoà đến hiệu suất số axit Bảng 3.2 Ảnh hưởng nồng độ NaOH dư đến hiệu suất thu dầu trung tính số axit 36 56 57 Bảng 3.3 Ảnh hưởng số lần rửa đến hiệu suất thu dầu trung tính Bảng 3.4 Các đặc trưng xúc tác 59 Bảng 3.5 Số lần tái sử dụng xúc tác Bảng 3.6 Thành phần tỉ lệ axit béo có sản phẩm 68 suy từ kết GC-MS Bảng 3.7 Các tiêu metyl este tổng hợp từ dầu ăn thải Bảng 3.8 Ảnh hưởng tỷ lệ etanol/axit lactic đến hiệu suất tạo etyl lactat Bảng 3.9 Ảnh hưởng hàm lượng xúc tác đến hiệu suất tạo etyl lactat 62 71 72 73 74 20 Bảng 3.10 Ảnh hưởng nhiệt độ đến hiệu suất tạo etyl lactat 75 21 Bảng 3.11 Ảnh hưởng thời gian đến hiệu suất tạo etyl lactat 76 22 Bảng 3.12 Ảnh hưởng tỷ lệ etyl este/etyl lactat đến khả tẩy sơn 79 23 Bảng 3.13 Xác định lượng PGI thích hợp để tạo dung môi tẩy sơn 80 24 Bảng 3.14 Xác định lượng phụ gia II 81 25 26 27 28 Bảng 3.15 Ảnh hưởng tỷ lệ etyl este/etyl lactat đến khả tẩy mực in Bảng 3.16 Xác định lượng phụ gia IV thích hợp để tạo dung môi tẩy mực in Bảng 3.17 Xác định lượng phụ gia V thích hợp để tạo dung môi tẩy mực in Bảng 3.18 Xác định lượng dung môi cầu 82 82 83 83 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ TRONG LUẬN VĂN STT DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1 Đường cong áp suất số dung môi Hình 1.2 Chỉ số Kauri-butanol số chất 13 Hình 2.1 Sơ đồ mô tả thiết bị phản ứng 49 Hình 2.2 Sơ đồ chiết sản phẩm 51 Hình 3.1 Phổ XRD xúc tác Na2CO3/ SiO2 56 57 Hình 3.2 Ảnh SEM xúc tác Na2SiO3/SiO2 Hình 3.3 Phổ IR metyleste thu từ dầu ăn thải 58 Hình 3.4 Sắc kí đồ metyl este thu từ dầu ăn thải 58 59 10 Hình 3.5 Phổ khối pic có thời gian lưu 24,45 phút phổ GC phổ khối chuẩn metyl stearat thư viện phổ Hình 3.6 Phổ IR etyl lactat 11 Hình 3.7 Ảnh SEM xúc tác Na2SiO3/SiO2 61 12 Hình 3.8 Ảnh hưởng hàm lượng Na2CO3 đến hiệu suất tạo metyl este Hình 3.9 Ảnh hưởng nhiệt độ nung xúc tác đến hiệu suất tạo metyl este Hình 3.10 Ảnh hưởng thời gian nung xúc tác đến hiệu suất tạo metyl este Hình 3.11 Ảnh hưởng tỷ lệ metanol/dầu tới hiệu suất tạo metyl este Hình 3.12 Ảnh hưởng hàm lượng xúc tác đến hiệu suất tạo metyl este Hình 3.13 Ảnh hưởng thời gian phản ứng đến hiệu suất tạo metyl este Hình 3.14 Ảnh hưởng nhiệt độ phản ứng đến hiệu suất tạo metyl este 62 13 14 15 16 17 18 Trang 10 60 63 64 65 66 66 67 19 Hình 3.15 Phổ IR metyleste thu từ dầu ăn thải 69 20 Hình 3.16: Sắc kí đồ metyl este thu từ dầu ăn thải 70 21 Hình 3.17: Phổ khối pic có thời gian lưu 24,45 phút phổ GC phổ khối chuẩn metyl stearat thư viện phổ 70 22 Hình 3.18: Ảnh hưởng tỷ lệ etanol/ axit lactic đến hiệu suất tạo etyl lactat 73 23 Hình 3.19 Ảnh hưởng hàm lượng xúc tác đến hiệu suất tạo etyl lactat 74 24 Hình 3.20 Ảnh hưởng nhiệt độ đến hiệu suất tạo etyl lactat 75 25 Hình 3.21 Ảnh hưởng thời gian đến hiệu suất tạo etyl lactat 76 26 Hình 3.22 Phổ IR etyl lactat 77 27 Hình 3.23 Sắc kí đồ mẫu etyl lactat chuẩn 78 28 Hình 3.24 Sắc kí đồ sản phẩm etyl lactat điều chế 79 DANH MỤC CÁC ĐỒ THỊ TRONG LUẬN VĂN STt 8 10 DANH MỤC CÁC ĐỒ THỊ Đồ thị 3.1: Ảnh hưởng tác nhân trung hòa đến hiệu suất dầu trung tính Đồ thị 3.2 Ảnh hưởng tác nhân trung hòa đến số axit Đồ thị 3.3 : Ảnh hưởng nồng độ NaOH dư đếnchỉ số axit dầu sau rửa Đồ thị 3.4: Ảnh hưởng nồng độ NaOH dư đến hiệu suất thu dầu trung tính Đồ thị 3.5: Ảnh hưởng số lần rửa đến hiệu suất thu dầu trung tính Đồ thị 3.6 Ảnh hưởng hàm lượng Na2CO3 đến hiệu suất tạo metyl este Đồ thị 3.7Ảnh hưởng nhiệt độ nung xúc tác đến hiệu suất tạo metyl este Đồ thị 3.8 Ảnh hưởng thời gian nung xúc tác đến hiệu suất tạo metyl este Đồ thị 3.9 Ảnh hưởng tỷ lệ metanol/dầu tới hiệu suất tạo metyl este Đồ thị 3.10 Ảnh hưởng hàm lượng xúc tác đến hiệu suất tạo metyl este Trang 75 75 76 77 78 81 82 83 84 85 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Đồ thị 3.11 Ảnh hưởng thời gian phản ứng đến hiệu suất tạo metyl este Đồ thị 3.12 Ảnh hưởng nhiệt độ phản ứng đến hiệu suất tạo metyl este Đồ thị 3.13 Ảnh hưởng hàm lượng xúc tác đến hiệu suất tạo etyl lactat Đồ thị 3.14: Ảnh hưởng nhiệt độ đến hiệu suất tạo etyl lactat Đồ thị 3.15 Ảnh hưởng thời gian đến hiệu suất tạo etyl lactat Đồ thị 3.16 Ảnh hưởng tỷ lệ este/etylactat đến khả tẩy sơn Đồ thị 3.17 Xác định lượng PG1 thích hợp để tạo dung môi tẩy sơn Đồ thị 3.18 Xác định lượng phụ gia II Đồ thị 3.19 ảnh hưởng thời gian đến hiệu suất tẩy sơn Đồ thị 3.20 Ảnh hưởng nhiệt độ đến hiệu suất tẩy sơn Đồ thị 3.21 Ảnh hưởng tỷ lệ etyl este/etyl lactat tới khả tẩy mực in Đồ thị 3.22 Xác định lượng PG4 thích hợp để tạo dung môi tẩy mực in Đồ thị 3.23: Xác định lượng PG5 thích hợp để tạo dung môi tẩy mực in Đồ thị 3.24 Xác định lượng dung môi cầu 85 86 92 93 94 98 99 101 102 103 104 105 106 108 Luận văn thạc sĩ MỞ ĐẦU Ngày nay, dung môi ngày có nhiều ứng dụng quan trọng công nghiệp đời sống ngày Dung môi có nguồn gốc chủ yếu từ nguồn dầu khoáng Việc thay dung môi từ dầu khoáng dung môi có nguồn gốc sinh học ngày trở nên cấp thiết do: Nguồn lượng hóa thạch ngày cạn kiệt, việc sử dụng dung môi hóa thạch gây độc hại cho người môi trường Trong đó, loại dung môi sinh học có khả hòa tan tốt, độc hại, bay hơi, không bắt cháy, có khả phân hủy sinh học, sử dụng ngành công nghệ thực phẩm Tính kinh tế dung môi thay yếu tố quan trọng quan tâm Lợi ích mà dung môi sinh học mang lại lớn, giá thành thường cao dung môi hóa thạch khoảng đến 7% Nhược điểm khắc phục cách tận dụng nguồn nguyên liệu sẵn có, rẻ tiền , thêm vào việc ứng dụng công nghệ tiên tiến vào sản xuất giúp làm giảm giá thành sản phẩm Ở Việt Nam, nguồn dầu ăn thải nguồn làm ô nhiễm môi trường gây khó khăn việc xử lí chất thải môi trường Nghiên cứu tổng hợp dung môi từ dầu ăn thải mang lại lợi ích to lớn với môi trường kinh tế Trong bối cảnh tính an toàn sinh học bảo vệ môi trường ngày coi trọng, việc tổng hợp tiền chất để pha chế dung môi sinh học đáp ứng yêu cầu môi trường sức khỏe người vấn đề mang tính khoa học thời cao Ở Việt Nam có nhiều đề tài nghiên cứu tổng hợp dung môi từ nguồn nguyên liệu sẵn có nước dầu đậu nành, dầu cao su, mỡ cá,…và thu kết tốt Tuy nhiên công nghiệp sản xuất dầu mỡ nước ta non trẻ, chưa đáp ứng nguồn nguyên liệu cho sản xuất dung môi quy mô lớn Ngoài ra, sản xuất dung môi từ dầu ăn tinh chế giá thành cao, ảnh hưởng đến an ninh lương thực Do đó, việc tìm kiếm nguồn nguyên liệu rẻ tiền, phù hợp với điều kiện đất nước tiếp tục nghiên cứu Với mục đích đó, việc tận dụng Học viên: Nguyễn Thị Liễu Lớp: KTHHCH09 Luận văn thạc sĩ Bảng 3.15 Ảnh hưởng tỷ lệ etyl este/etyl lactat đến khả tẩy mực in Mẫu Metyl este ( ml ) Etyl lactat ( ml) 100 90 85 80 75 70 0 10 15 20 25 30 100 Độ tẩy (%) 55 65 85 75 50 40 35 Khi chưa thêm phụ gia tỷ lệ metyl este/ etyllactat 85/15 tẩy mực in đạt 85%, 15% mực in bao bì chưa tẩy phải nghiên cứu pha thêm phụ gia để tẩy phần mực in b Xác định lượng phụ gia IV Bảng 3.16 Xác định lượng phụ gia IV thích hợp để tạo dung môi tẩy mực in Mẫu Metyl este ( ml) 85 85 85 85 Etyl lactat ( ml) 15 15 Phụ gia IV (ml) Độ tẩy (%) 75 80 15 90 15 85 85 15 4.5 80 Pha thêm phụ gia IV hiệu suất tẩy mực in tăng lên 90%, lượng phụ gia IV tối ưu 3ml Phụ gia IV chất hoạt động bề mặt nên làm tăng tính tẩy dung môi chất hoạt động bề mặt có tác dụng lôi kéo hạt màu chất liên kết khỏi bề mặt bao bì, làm tăng khả tẩy trắng dung môi Tuy nhiên khả tẩy trắng dung môi chưa đạt 100% Nên cần thử nghiệm, pha thêm phụ gia khác c Xác định lượng phụ gia V Học viên: Nguyễn Thị Liễu 82 Lớp: KTHHCH09 Luận văn thạc sĩ Bảng 3.17 Xác định lượng phụ gia V thích hợp để tạo dung môi tẩy mực in Mẫu Etyl este (ml) Etyl lactat (ml) PG4 (ml) PG5 (ml) Độ tẩy (%) 85 15 1,5 85 85 15 2,3 95 85 15 3,0 90 85 15 3,8 87 85 15 4,5 85 Pha thêm Phụ gia V hiệu suất tẩy trắng 95%, lượng phụ gia V tối ưu 2,3ml Phụ gia V chất siêu hoạt động bề mặt, có khả lôi kéo chất màu tốt, làm đứt mạnh liên kết với bao bì nên hiệu suất tẩy trắng tăng lên Khi thí nghiệm thấy các tiền chất để pha dung môi tan vào nhau, nhiên sau thời gian chúng bị tách lớp Vì cần cho thêm phụ gia làm tăng khả hòa tan chúng d Xác định lượng phụ gia VI(dung môi cầu) Tính tẩy dung môi tăng lên cho thêm dung môi cầu Bởi thêm dung môi cầu, tiền chất tạo thành dung môi hòa tan hoàn toàn vào nhau, tạo thành dung dịch đồng Thành phần chất đồng tất vị trí dung môi, làm tăng khả tẩy rửa dung môi., đạt gần 100% Bảng 3.18 Xác định lượng dung môi cầu Mẫu Metyleste, (ml) Etyl lactat, (ml) PG4, ml PG5, ml PG6, ml Độ tẩy sạch, (%) 85 15 2.3 95 85 15 2.3 1.5 99 85 15 2.3 99,9 85 15 2.3 2.5 96 85 15 2.3 93 Học viên: Nguyễn Thị Liễu 83 Lớp: KTHHCH09 Luận văn thạc sĩ KẾT LUẬN Đã điều chế xúc tác dị thể Na2CO3/SiO2, với điều kiện nung tốt 900oC, Khảo sát đặc trưng xúc tác phương pháp hóa lý đại, thấy nung xúc tác xảy phản ứng tạo Na2SiO3/ SiO2 Na2SiO3là pha hoạt tính xúc tác, có độ dị thể cao, thời gian làm việc dài Xác định yếu tố ảnh hưởng đến trình xử lý trung hòa nguyên liệu thu điều kiện tối ưu cho nguyên liệu là: tác nhân trung hòa NaOH 6g/l , hàm lượng bazơ dư 8%, nhiệt độ nước rửa 80oC, số lần rửa lần Tổng hợp metyleste xúc tác chế tạo từ dầu ăn thải: đạt hiệu suất cao 92,6% điều kiện sau: 100ml dầu thải, hàm lượng xúc tác 3g, 30ml metanol, nhiệt độ phản ứng 60oC, thời gian phản ứng giờ, tốc độ khuấy 600 vòng/phút Khảo sát tìm thông số tối ưu cho trình tổng hợp etyl lactat là: hiệu suất cao đạt 41,37% , tỉ lệ mol axit lactic : etanol 1:4, tốc độ khuấy trộn 600 v/phút, 1.2ml H2SO4 98%, nhiệt độ phản ứng 75oC, thời gian phản ứng Khảo sát tìm điều kiện tối ưu dung môi pha chế từ tiền chất metyleste etyl lactat + Dung môi tẩy sơn : ta thấy tỷ lệ metyl este/ etylactat 85/15, lượng phụ gia I 8,6%V, phụ gia II 5,2%V hiệu suất tẩy sơn cao 99,9%, thời gian tẩy sơn 2h, nhiệt độ 400C + Dung môi tẩy mực in: ta tỷ lệ metyl este/ etylactat 85/15, lượng phụ gia IV, V, VI 2,8: 2,1 1,9%V hiệu suất tẩy mực in cao 99,9% Học viên: Nguyễn Thị Liễu 84 Lớp: KTHHCH09 Luận văn thạc sĩ HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP Qua kết nghiên cứu, thấy việc sử dụng dầu ăn thải để tổng hợp metyl este để pha chế dung môi sinh học hoàn toàn thực với hệ xúc tác dị thể Đây hướng phát triển đắn, dung môi tổng hợp có giá thành rẻ sử dụng nguồn nguyên liệu rẻ tiền, xúc tác tái sử dụng nhiều lần, giá thành hạ, đồng thời không ảnh hưởng đến an ninh lương thực, góp phần giảm ô nhiễm môi trường sức khỏe người dân Tuy nhiên, metanol độc hại nên có điều kiện mong muốn nghiên cứu tiếp với etanol khắc phục nhược điểm Học viên: Nguyễn Thị Liễu 85 Lớp: KTHHCH09 Luận văn thạc sĩ TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng việt Phạm Nguyên Chương (chủ biên) (2002), Hóa kỹ thuật, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật Trần Hồng Côn (2008), Công nghiệp hóa học vô cơ, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật Nguyễn Hữu Đĩnh, Trần Thị Đà (1999), Ứng dụng số phương pháp phổ nghiên cứu cấu trúc phân tử, Nhà xuất Giáo dục Trương Đình Hợi, Đặng Hồng Vân (2006), Hướng dẫn kỹ thuật viên phân tích dầu mỏ sản phẩm dầu, Trung tâm nghiên cứu phát triển chế biến dầu khí Kiều Đình Kiểm (2006), Các sản phẩm dầu mỏ hóa dầu, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật Lê Văn Khoa (chủ biên) (2006), Khoa học môi trường, Nhà xuất Giáo dục Nguyễn Văn Lộc (1997) – Kỹ thuật sơn - Nhà xuất Giáo dục Nguyễn Quang Lộc, Lê Văn Thạch, Nguyễn Văn Vinh (1997), Kỹ thuật ép dầu chế biến dầu mỡ, thực phẩm, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật Đoàn Duy Lực (1963) , Dung môi hóa học hữu Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật Hà Nội 10 Từ Văn Mặc (2003), Phân tích hóa lý, phương pháp phổ nghiệm nghiên cứu cấu trúc phân tử, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật 11 PGS.TS.Đinh Thị Ngọ (2008), Hóa học dầu mỏ khí, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật 12 Đinh Thị Ngọ, Nguyễn Khánh Diệu Hồng (2008), Nhiên liệu trình xử lý hóa dầu, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật 13 Hoàng Nhâm (2005), Hóa học vô cơ, tập 2, Nhà xuất Giáo dục 14 Phạm Công Tạc (2005), “Nhiên liệu sinh học: nhìn từ nhiều phía”, Tạp chí Công nghiệp hóa chất số 5, trang 7-9 15 Tập thể giảng viên môn Silicat, Đại học Bách khoa Hà Nội (1977), Hóa học silicat, Nhà xuất Đại học Bách khoa Hà Nội Học viên: Nguyễn Thị Liễu 86 Lớp: KTHHCH09 Luận văn thạc sĩ 16 Tập thể tác giả (2006), Nghiên cứu công nghệ sản xuất số dung môi công nghiệp có nguồn gốc thực vật, ứng dụng lĩnh vực sơn, in, nhựa đường, tẩy dầu mỡ cho kim loại xử lý chất thải công nghiệp, Viện Hóa học Công nghiệp, 2006 17 Nguyễn Văn Thanh, Đinh Thị Ngọ (2006), “Nghiên cứu tổng hợp tính chất biodiesel từ dầu đậu nành xúc tác NaOH”, Tạp chí Hóa học Ứng dụng số 12, trang 38-41 18 Hồ Sĩ Thoảng, Lưu Cẩm Lộc (2007), Chuyển hóa hydrocacbon cacbon oxit hệ xúc tác kim loại oxit kim loại Nhà xuất Khoa học tự nhiên Công nghệ, Hà nội 19 Phạm Thế Thưởng (1992), Hóa học dầu béo, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật 20 Nguyễn Tất Tiến (2001), Nguyên lý động đốt trong, Nhà xuất Giáo dục 21 GS.TS Đào Văn Tường (2006), Động học xúc tác, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật 22 Hoàng Trọng Yêm (chủ biên) (1999), Hóa học hữu cơ, tập 3, Nhà xuất Giáo dục Tiếng Anh 23 Abdullah A., Basri MNH (2002), Selected reading on palm oil and its uses, Malaysia: PORIM 24 Adam Karl Khan (2002), Research into biodiesel kinetics and catalyst development, Brisbane Queensland, Australia 25 Agarwal AK., Das LM (2001), “Biodiesel development and characterization for use as a fuel in compression ignition engines”, Tran Am Soc Mech Eng 123, pp.440-447 26 Ayato Kawashima, Koh Matsubara, Katsuhisa Honda (2008), “Development of heterogeneous base catalysts for biodiesel production”, Biosoure Technology 99, pp 3439-3443 27 Ayhan Demirbas (2008), “Relationships derived from physical properties of vegetable oil and biodiesel fuels”, Fuel 87, pp 1743-1748 Học viên: Nguyễn Thị Liễu 87 Lớp: KTHHCH09 Luận văn thạc sĩ 28 Bradshaw G.B., Mently W.C (1994), “Preparation of detergents”, US Patent 2, pp.366-844 29 Canakci M., Vangerpan J (2001), “Biodiesel production from oils and fats with hight free fatty acids”, Tran AASE 44, pp 1429-1436 30 Canakci M., Vangerpan J (1999), “Biodiesel production via acid catalysis”, Tran Am Soc Mech Eng 42, pp 1203-1210 31 Christopher Strong, Charlie Ericksonand, Peepak Shukla (2004), Evalution of biodiesel fuel, Western Transportation Institute College of Engeneering, Montana State University Bozeman 32 David Harvey (2000), Modern analytical chemistry, Mc Graw hill 33 Encinar J.M., Gonzalez J.F., Rodriquez J.J., Tejedor A (2002), “Biodiesel production from vegetable oils: transesterification of cynaracardunculus L oil ethanol”, Energy 16, pp.443-450 34 Fangrui Ma, Milford A Hanna (1999), “Biodiesel production: a review”, Bioresource Technology 70, pp.1-15 35 Gauglitz G., Tuan Vo Dinh (2003), Handbook of specstrocopy, volume 2, Wiley-VCH 36 Gerhard Knothe (2001), “Analytical method used in the production and fuel quality assessment of biodiesel “, JAOCS 44, pp.193-200 37 Gerhard Knothe, Jon Van Gerpen, Jurgen Krakl (2005), The biodiesel handbook, AOCS press 38 Helmut Gunzler, Alex William (2001), Handbook of analytical techniques, volume 2, Wiley-VCH 39 Hemmerlein et all (1991), “Performance exhaust emission and durability of modern diesel energy running on rapessed oil”, SAE Technical Paper 910848, Society of Automotive Engineer Warrendale, PA 40 Hestela Hernandez Martin, Cristina Otero (2008), “Different requirements for the synthesis of biodiesel: Novozym 435 and Lipozyme TLIM”, Bioresource Technology 99, pp.277-286 Học viên: Nguyễn Thị Liễu 88 Lớp: KTHHCH09 Luận văn thạc sĩ 41 Hideki Fukuda, et al (2001), “Biodiesel fuel production by transesterification of oil”, J.Biosci.Bioeng 42 Iknuagwu O.E.,Ononogbu I.C., Njoku O.U (2000), “Production of biodiesel using rubber seed oil”, In Crops Prod 12, pp.57-62 43 Jakob J (1952), Petrochemischen Laboratoriums, Verlag Birkhauser Basel 44 James G Speight (2002), Chemical and process design handbook, McGrawHill 45 John Sheehan, Vince Camobreco, James Duffield, Michael Graboski, Housein, Shapouri (1998), Life cycle inventory of biodiesel and petroleum diesel for use in an urban bus, NREL 46 Joshua Tickell (2002), From the fryer to the fuel tank – The complete guide to using vegetable oil as an alternative fuel, Joshua Tickell Publications New Orleans, Louisiana, America 47 Kokichi Ito, Li Zhidong and Ryoichi Komiyama (2005), Asian enegy outlook to 2020, Research and Information System for the Non – A ligned and other developing countries 48 Kunchana B., Sukunya M., Ruengwit S., Somkiat N (2006), “Continuous production of biodiesel via transesterification from vegetable oils in supercritical methanol”, Energy & Fuel20, pp 812-817 49 Magin Laquerta, Octovio Armas, Jose Rodrigues Fernander (2008), “Effect of biodiesel fuels on diesel engine emmisions”, Progress in Energy and Combustion Science 34, pp.198-223 50 J.M Marchetti, V.U Miguel, A.F Errazu (2007), “Possible methods for biodiesel production”, Renewable and Sustainable Energy Reviews 11, pp.1300-1311 51 J.M Marchetti, V.U Miguel, A.F Errazu (2007), “Heterogeneous esterification of oil with high amount of free fatty acids ”, Fuel 86, pp.906-910 52 Masato Kouzu, Takekazu Kasuno, Masashiko Tajika, Yoshikazy Sugimoto, Shinya, Yamanaka, Jusuke Hikada (2008), “Active phase of calcium oxide used as Học viên: Nguyễn Thị Liễu 89 Lớp: KTHHCH09 Luận văn thạc sĩ solid base catalyst for transesterification of soybean oil with refluxing methanol”, Applied Catalyst A: General 334, pp.357-365 53 Masjuki H., Sohif M (1991), “Performance evalution of palm oil diesel blend on small engine”, J.Energy, Heat Mass Transfer 13, pp.125-133 54 Manoru Iso, Baoxu Chen, Massashi Eguchi, Takashi Kudo, Surekha Sherestha (2001), “Production of biodiesel fuel from triglyxerites and alcohol using immobilized lipase”, Journal of Molecular Catalysis B, Enzymmatic 16, pp.53-58 55 L.C Meher, D Vidya Sagar, S.N Naik (2006), “Technical aspects of biodiesel production by transesterification – a review ”, Renewable and Sustainable Energy Reviews 10, pp.248-268 56 Patnick K., Gallagher (2003), Handbook thermal analysis and calorimetry: applications to inorganic and miscellaneous materials, volume 2, Elsevier 57 Pradyot Patnaik Ph.D.(2003), Handbook of inorganic chemicals, McGraw-Hill 58 Prof.Dr.R.K.Khotoliya, Dr.Harminder Kaur, Rupinder Singh (2007), Biodiesel productions from jatropha, Source – Kurukshetra, vol 55, No 59 Reep A, Selim C, Huseyin SY (2001), “The potential of using vegetable oil as fuel for diesel engines”, Energy Conv Mgmt 18, pp.77-88 60 Romano S (1982), “Vegetable oils – A.new alternative” in vegetable oils fuel – Proceeding of the international conference on plant and vegetable oils as fuel, American Society of Agricultural Engineer, St Joseph [MI], p.106-116 61 Selmi B., Thomas D (1998), “Immobilized lipase catalyzed ethanollysis of sunflower oil in solvent free medium”, J.Am.Oil.Chem.Soc 75, pp.691-695 62 K Shaine Tyson, Joseph Bozel, Robert Wallace, Eugene Petersen, Luc Mosens (2004), Biomass oil analysis research needs and recommendation, National Renewable Energy Laboratory 63 C.J Shiel, H.F Liao, C.C Lee (2003), “Optimization of lipase catalyzed biodiesel by response surface metholodogy”, Bioresource Technology 88, pp.103-106 64 Stat, F Vallet (2001), “Vegetable oil methyleste as a diesel substitute”, Chem Ind 21, pp.863-866 Học viên: Nguyễn Thị Liễu 90 Lớp: KTHHCH09 Luận văn thạc sĩ 65 Tomasevic AV, Siler – Marinkovic SS (2003), “Methanolysis of used frying oil”, Fuel Process Technol 81, pp.1-6 66 J Van Gerpen, B Shanks, R.Pruszko, D Clement, G Knothe (2004), Biodiesel production technology, NREL Technical Monitor 67 J D Winefordner (2003), Chemical analysis, volume 162, John Wiley & Son 68 www.agbiotech.com.vn 69 www.biodiesel.com 70 www.biodieselnow.com 71 www.greenfuelonline.com 72 www.minsocam.org/ammin/AM69/ 73 www.sciencemag.org/cgi/ 74 www.vinachem.com.vn 75 www.vinatech.org/ 76 www.vietbao.vn/ 77 http://en.wikipedia.org/wiki/Lard 78 http://en.wikipedia.org/wiki/Tallow 79 http://en.wikipedia.org/wiki/Fatty_acid_synthesis Học viên: Nguyễn Thị Liễu 91 Lớp: KTHHCH09 Luận văn thạc sĩ MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƯƠNG I: TỔNG QUAN LÝ THUYẾT .3 1.1 TỔNG QUAN VỀ DUNG MÔI HỮU CƠ 1.1.1 Khái niệm .3 1.1.2 Phân loại dung môi 1.1.2.1 Phân loại theo hợp chất hóa học 1.1.2.2 Phân loại theo số vật lý 1.1.2.3 Phân loại theo tính chất axit-bazơ 1.1.2.4 Phân loại theo tương tác đặc biệt với chất tan .4 1.1.2.5 Phân loại theo nguồn gốc dung môi 1.1.3 Tương tác dung môi chất tan .5 1.1.4 Tính chất vật lý dung môi hữu .7 1.1.4.1 Sự solvat hóa 1.1.4.2 Khả pha loãng .8 1.1.4.3 Ảnh hưởng khối lượng phân tử tới khả hòa tan 1.1.4.4 Sự hòa tan khả tan 1.1.4.5 Tính hút ẩm 1.1.4.6 Tỷ trọng độ khúc xạ .9 1.1.4.7 Khả bay dung môi 1.1.4.8 Độ nhớt sức căng bề mặt .9 1.1.4.9 Mật độ (khối lượng riêng hơi) 10 1.1.4.10 Tính chất nhiệt điện dung môi 11 1.1.4.11 Hỗn hợp đẳng phí 11 1.1.4.12 Thông số Hidebrand 12 1.1.5 Các tiêu đánh giá dung môi hữu 12 1.1.5.1 Độ tan nước (ASTM D 1722) .12 1.1.5.2 Độ nhớt (ASTM D445) 12 Học viên: Nguyễn Thị Liễu 92 Lớp: KTHHCH09 Luận văn thạc sĩ 1.1.5.3 Chỉ số Kauri-butanol (ASTM D 1133) 13 1.1.5.4 Khả phân hủy sinh học sản phẩm .14 1.1.5.5 Đánh giá điểm chớp cháy cốc kín 14 1.1.5.6 Tính ăn mòn đồng .14 1.1.5.7 Tỷ trọng 14 1.1.6 Độc tính, nguy dung môi vấn đề thay dung môi khoáng 15 1.2 SO SÁNH DUNG MÔI CÓ NGUỒN GỐC DẦU MỎ VÀ DUNG MÔI SINH HỌC 16 1.2.1 Dung môi có nguồn gốc dầu mỏ .16 1.2.1.1 Ete dầu mỏ 16 1.2.1.2 Dung môi dầu mỏ 17 1.2.1.3 Xăng dung môi .17 1.2.2 Thay dung môi hữu có nguồn gốc dầu mỏ 19 1.2.3 Dung môi sinh học .20 1.2.3.1 Khái niệm .20 1.2.3.2 Ưu điểm dung môi sinh học 20 1.2.3.3 Nhược điểm dung môi sinh học 21 1.2.3.4 Những ứng dụng triển vọng dung môi sinh học 21 1.3 NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP DUNG MÔI SINH HỌC TỪ DẦU THỰC VẬT THẢI 23 1.3.1 Nguyên liệu sản xuất 23 1.3.2 Các trình chuyển hóa este tạo metyl este 25 1.3.2.1 Cơ chế phản ứng este hóa chéo 25 1.3.2.2 Các yếu tố ảnh hưởng tới trình este hóa 28 1.3.2.3 Quá trình este hóa môi trường siêu tới hạn 29 1.3.3 Phương pháp nâng cao chất lượng dung môi sinh học từ dầu thải 30 1.3.3.1 Tính chất metyleste từ dầu thực vật 30 1.3.3.2 Etyl lactat .30 Học viên: Nguyễn Thị Liễu 93 Lớp: KTHHCH09 Luận văn thạc sĩ 1.3.3.3 Lựa chọn phụ gia cho dung môi .31 1.4 GIỚI THIỆU THÀNH PHẦN SƠN VÀ MỰC IN .33 1.4.1 Giới thiệu sơn 33 1.4.1.1 Khái niệm .33 1.4.1.2 Cấu tạo, phân loại 33 1.4.2 Giới thiệu mực in 34 1.4.2.1 Khái niệm .34 1.4.2.2 Cấu tạo, phân loại 34 1.4.2.3 Công thức mực điển hình .36 1.4.2.4 Các thông số kỹ thuật mực 36 CHƯƠNG II : THỰC NGHIỆM 37 2.1 ĐIỀU CHẾ XÚC TÁC Na2CO3/ SiO2 .37 2.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP KHẢO SÁT CÁC ĐẶC TRƯNG CỦA XÚC TÁC .37 2.2.1 Phương pháp nhiễu xạ Rơnghen (XRD) nghiên cứu định tính pha tinh thể 37 2.2.2 Phương pháp kính hiển vi điện tử quét SEM 39 2.3 PHÂN TÍCH CÁC TÍNH CHẤT CỦA DẦU ĂN PHẾ THẢI 39 2.3.1 Xác định số axit (TCVN 6127 - 1996) 39 2.3.2 Xác định số xà phòng ( TCVN 6126 - 1996 ) 40 2.3.3 Xác định hàm lượng nước (TCVN 2631 - 78) 41 2.3.4 Xác định tỷ trọng dầu thải (ASTM D 1298) 42 2.3.5 Xác định độ nhớt (ASTM D 445) .42 2.3.6 Xác định hàm lượng cặn rắn (ASTM – D2709) .43 2.3.7 Xác định hàm lượng muối ăn dầu thải (TCVN 3973 - 84) .43 2.4 CHUẨN BỊ NGUYÊN LIỆU 44 2.4.1 Xử lí dầu ăn thải 44 2.4.2 Chuẩn bị ancol 48 2.4.3 Chuẩn bị xúc tác 48 Học viên: Nguyễn Thị Liễu 94 Lớp: KTHHCH09 Luận văn thạc sĩ 2.5 TỔNG HỢP METYL ESTE 48 2.6 NGHIÊN CỨU TÁI SỬ DỤNG VÀ TÁI SINH XÚC TÁC .53 2.6.1 Nghiên cứu tái sử dụng xúc tác 53 2.6.2 Nghiên cứu tái sinh xúc tác 53 2.7 TỔNG HỢP ETYL LACTAT 53 2.8 PHA CHẾ DUNG MÔI 54 2.8.1 Nguyên tắc pha chế 54 2.8.2 Phương pháp tiến hành 54 CHƯƠNG III : KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 56 3.1 QUÁ TRÌNH XỬ LÍ DẦU ĂN THẢI 56 3.1.1 Ảnh hưởng tác nhân trung hòa đến hiệu suất tạo dầu trung tính số axit 56 3.1.2 Ảnh hưởng hàm lượng NaOH đến hiệu suất tạo dầu trung tính số axit 57 3.1.3 Ảnh hưởng số lần rửa đến hiệu suất tạo dầu trung tính .59 3.2 KẾT QUẢ ĐIỀU CHẾ XÚC TÁC Na2CO3/ SiO2 .59 3.2.1 Phổ XRD xúc tác Na2CO3/ SiO2 59 3.2.2 Khảo sát phân bố Na2SiO3 chất mang: 60 3.3 KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC ĐIỀU KIỆN CHẾ TẠO XÚC TÁC TỚI HIỆU SUẤT TỔNG HỢP METYL ESTE .62 3.3.1 Ảnh hưởng hàm lượng Na2CO3 xúc tác xúc tác Na2CO3/SiO2 đến hiệu suất tạo metyl este .62 3.3.2 Ảnh hưởng nhiệt độ nung xúc tác Na2CO3/ SiO2 đến hiệu suất tạo metyleste 63 3.3.3 Ảnh hưởng thời gian nung xúc tác đến hiệu suất tạo metyl este 64 3.4 KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA ĐIỀU KIỆN PHẢN ỨNG TỚI HIỆU SUẤT TẠO METYL ESTE 64 3.4.1 Ảnh hưởng tỷ lệ metanol/dầu (theo thể tích) đến hiệu suất metyl este 64 Học viên: Nguyễn Thị Liễu 95 Lớp: KTHHCH09 Luận văn thạc sĩ 3.4.2 Ảnh hưởng hàm lượng xúc tác đến hiệu suất tạo metyl este 65 3.4.3 Ảnh hưởng thời gian phản ứng đến hiệu suất metyl este 66 3.4.4 Ảnh hưởng nhiệt độ phản ứng đến hiệu suất metyl este 67 3.5 NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG TÁI SỬ DỤNG XÚC TÁC 67 3.6 ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG METYL ESTE ĐÃ TỔNG HỢP ĐƯỢC 69 3.6.1 Phổ hồng ngoại metyl este tổng hợp: 69 3.6.2 Sắc kí đồ sản phẩm metyl este tổng hợp 69 3.6.3 Các tiêu metyl este tổng hợp từ dầu thải .71 3.7 CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH TỔNG HỢP ETYL LACTAT 72 3.7.1 Ảnh hưởng tỷ lệ mol etanol/axit lactic 72 3.7.2 Ảnh hưởng thời gian đến hiệu suất phản ứng este hóa tạo etyl lactat 76 3.7.3 Đánh giá chất lượng etyl lactat tổng hợp 77 3.8 PHA CHẾ VÀ KHẢO SÁT KHẢ NĂNG TẨY SẠCH CỦA DUNG MÔI SINH HỌC .79 3.8.1 Khảo sát để xác định tỷ lệ thành phần pha trộn để dung môi thích hợp để tẩy sơn 79 3.8.2 Khảo sát để xác định tỷ lệ thành phần pha trộn để dung môi thích hợp để tẩy mực in 81 TÀI LIỆU THAM KHẢO 86 Học viên: Nguyễn Thị Liễu 96 Lớp: KTHHCH09 ... người ta nghiên cứu sản xuất dung môi sinh học Dung môi sinh học không độc hại tới sức khỏe người Đây ưu điểm lớn dung môi sinh học Khi sử dụng dung môi sinh học người công nhân không cần sử dụng. .. văn thạc sĩ * Ứng dụng ngành sơn Dung môi sinh học có khả phân hủy sinh học có khả bay tương đương chí cao dung môi có nguồn gốc dầu mỏ thường sử dụng Do đó, dung môi sinh học ứng dụng ngành sơn, ... ninh lương thực • Do hiệu dung môi sinh học chưa cao: So với dung môi dầu mỏ dung môi sinh học thường không đáp ứng tiêu kỹ thuật mong muốn hiệu dung môi sinh học thường thấp so với dung môi dầu