TỐI ưu hóa QUY TRÌNH TỔNG hợp BIODIESEL từ dầu hạt CAO SU BẰNG PHƯƠNG PHÁP bề mặt đáp ỨNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA KHOA HỌC TỰ NHIÊN BỘ MÔN HÓA HỌC  MAI TRUNG KHỢI TỐI ƯU HÓA QUY TRÌNH TỔNG HỢP BIODIESEL TỪ DẦU HẠT CAO SU BẰNG PHƯƠNG PHÁP BỀ MẶT ĐÁP ỨNG LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC CHUYÊN NGÀNH: HÓA HỌC Tháng 12/2014 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA KHOA HỌC TỰ NHIÊN BỘ MÔN HÓA HỌC  MAI TRUNG KHỢI TỐI ƯU HÓA QUY TRÌNH TỔNG HỢP BIODIESEL TỪ DẦU HẠT CAO SU BẰNG PHƯƠNG PHÁP BỀ MẶT ĐÁP ỨNG LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC CÁN BỘ HƯỚNG DẪN Ths Nguyễn Văn Đạt 2014 Trường Đại học Cần Thơ Khoa Khoa Học Tự Nhiên Bộ Môn Hóa Cộng Hòa Xã Hội Chủ Nghĩa Việt Nam Đôc lập – Tự – Hạnh phúc NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN Cán hướng dẫn: Ths Nguyễn Văn Đạt Đề tài: TỐI ƯU HÓA QUY TRÌNH TỔNG HỢP BIODIESEL TỪ DẦU HẠT CAO SU BẰNG PHƯƠNG PHÁP BỀ MẶT ĐÁP ỨNG Sinh viên thực hiện: Mai Trung Khợi MSSV: 2111931 Lớp: Hóa học Khóa: 37 Nội dung nhận xét: a Nhận xét hình thức LVTN:  Đánh giá nội dung thực đề tài:  Những vấn đề hạn chế: b Nhận xét sinh viên tham gia thực đề tài (ghi rõ nội dung sinh viên chịu trách nhiệm thực có): c Kết luận, đề nghị điểm: Cần Thơ, ngày… tháng… năm 2014 Cán hướng dẫn Ths Nguyễn Văn Đạt Trường Đại học Cần Thơ Khoa Khoa Học Tự Nhiên Bộ Môn Hóa Cộng Hòa Xã Hội Chủ Nghĩa Việt Nam Đôc lập – Tự – Hạnh phúc NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ CỦA CÁN BỘ PHẢN BIỆN Cán chấm phản biện: Tên đề tài: TỐI ƯU HÓA QUY TRÌNH TỔNG HỢP BIODIESEL TỪ DẦU HẠT CAO SU BẰNG PHƯƠNG PHÁP BỀ MẶT ĐÁP ỨNG - Sinh viên thực hiện: Mai Trung Khợi - MSSV: 2111931 - Lớp: Cử nhân hóa học – Khóa 37 Nội dung nhận xét: a Nhận xét hình thức LVTN (đề nghị ghi chi tiết đầy đủ):  Đánh giá nội dung thực đề tài:  Những vấn đề hạn chế: b Nhận xét sinh viên tham gia thực đề tài ( ghi rõ nội dung sinh viên chịu trách nhiệm thực có): c Kết luận, kiến nghị điểm: Cần Thơ, ngày…tháng…năm 2014 LỜI CẢM ƠN  Luận văn tốt nghiệp đại học công trình khoa học lớn đầu tay sinh viên, thể bao tâm huyết hoài bão sinh viên Nó không kết đúc kết trình học tập, rèn luyện gian khổ mà bước đánh dấu khởi đầu sinh viên nghiên cứu khoa học Không phụ lòng mong mỏi thầy, cô, bạn bè suốt học kì qua, em miệt mài, cố gắng làm việc, học tập hoàn thành luận văn Em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến quý thầy, cô khoa Khoa Học Tự Nhiên Đặc biệt thầy, cô Bộ môn Hóa Học truyền dạy cho em kiến thức đại cương chuyên ngành Lời cảm ơn sâu sắc, trân trọng em gửi đến thầy Nguyễn Văn Đạt Thầy tạo điều kiện dụng cụ, thiết bị tận tình hướng dẫn cung cấp cho em kiến thức chuyên ngành nghiên cứu Thầy người cha quan tâm, chăm sóc, dìu dắt em qua bước đường khó khăn để hoàn thành tốt luận văn Xin cám ơn anh, chị Công Nghệ Hóa Học khóa 36 bạn lớp Hóa Học, Hóa Dược khóa 37 tận tình giúp đỡ hướng dẫn kỹ thuật thực nghiệm Cuối em xin gởi lời cảm ơn đặc biệt đến quý thầy, cô Hội đồng đánh giá dành thời gian quý báo đọc đưa nhận xét giúp em hoàn thiện luận văn Dù có nhiều cố gắng, song trình thực luận văn không tránh khỏi thiếu sót hạn chế Kính mong nhận thông cảm ý kiến đóng góp quý báu quý Thầy, Cô để luận văn hoàn thiện Xin chân thành cảm ơn! Mai Trung Khợi TÓM TẮT  Nghiên cứu hướng đến tổng hợp dầu diesel sinh học từ loại dầu không ăn dầu hạt cao su Để đạt mục tiêu này, trình ester hóa xúc tác acid nhằm để làm giảm số acid dầu hạt cao su giá trị thấp 2% tiến hành giai đoạn thứ hai trình transester hóa xúc tác base nhằm chuyển sản phẩm giai đoạn thứ thành mono–ester (biodiesel) glycerol Điều kiện tối ưu phản ứng đạt cách sử dụng phương pháp bề mặt đáp ứng (RSM) kết hợp với mô hình tâm phức hợp (CCD) Kết cho thấy trình transester hóa đạt hiệu suất tối ưu 74% tương ứng với điều kiện sau: hàm lượng methanol 29.86%, nồng độ xúc tác 0.69% khối lượng dầu, sau 150 phút thực phản ứng Bên cạnh đó, tính chất hóa lý dầu hạt cao su RBDF đánh giá thông qua việc xác định độ nhớt 40oC số acid Hai đại lượng đạt yêu cầu tiêu chuẩn chất lượng Mỹ (ASTM), Châu Âu (EN) Nhật Bản (JIS) Kết phân tích GC–MS cho thấy, methyl oleate (C18:1), methyl linoleate (C18:2) chiếm nhiều (khoảng 34%) hàm lượng đa nối đôi chiếm khoảng 68% Những kết cho thấy dầu hạt cao su nguồn nguyên liệu có nhiều tiềm để sản xuất biodiesel ABSTRACT  The present work examines the production of a biodiesel from a non-edible oil namely rubber (Hevea brasiliensis) For this purpose, acid catalyzed esterification reduces the free fatty acid (FFA) content of the oil to less than 2% and the second step, alkaline catalyzed transesterification process converts the products of the first step to its mono-ester and glycerol The optimum reaction condition was then obtained by using response surface methodology (RSM) coupled with central composite design (CCD) Results showed that an optimum biodiesel yield of 74% can be obtained under the following reaction conditions: methanol content of 29.86% (by the weight of the oil), catalyst concentration of 0.69% (by the weight of the oil), reaction time of 150 Moreover, the physicochemical properties of rubber seed oil (RSO) as well as rubber biodiesel fuel (RBDF) were evaluated by determinations of important properties such as kinematic viscosity at 40oC and acid value The results showed that the produced biodiesel exhibited fuel properties within the limits prescribed by the latest American Standards for Testing Material (ASTM), European standards (EN) and Japanese Industrial Standard (JIS) Gas Chromatography mass spectrometry (GC-MS) analytical result showed that methyl oleate (C18:1), methyl linoleate (C18:2) accounted for most (about 34%) and the concentration of polysaturated compounds for about 68% These obtained results demonstrated the potential of rubber seed oil as an excellent feedstock for biodiesel production LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam kết luận văn hoàn thành dựa kết nghiên cứu kết nghiên cứu chưa dùng cho luận văn cấp khác Cần thơ, ngày tháng năm 2014 Cán hướng dẫn Sinh viên cam đoan Nguyễn Văn Đạt Mai Trung Khợi MỤC LỤC NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN i NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ CỦA CÁN BỘ PHẢN BIỆN ii LỜI CẢM ƠN iii TÓM TẮT iv ABSTRACT v LỜI CAM ĐOAN vi MỤC LỤC vii DANH MỤC CÁC BẢNG x DANH MỤC CÁC HÌNH xi DANH MỤC CÁC SƠ ĐỒ xii DANH MỤC PHỤ LỤC .xiiiii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT xiv CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU 1.1 Giới thiệu đề tài 1.2 Mục tiêu nghiên cứu đề tài 1.3 Phương pháp nội dung nghiên cứu CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN 2.1 Tình hình lượng vấn đề ô nhiễm 2.1.1 Khái niệm lượng 2.1.2 Thị trường lượng giới 2.1.3 Giải pháp để giải khủng hoảng lượng toàn cầu 2.1.4 Vấn đề ô nhiễm môi trường 2.2 Nhiên liệu sinh học 2.2.1 Khái niệm 2.2.2 Phân loại nhiên liệu sinh học 2.2.3 Ưu điểm nhiên liệu sinh học 2.2.4 Nhược điểm nhiên liệu sinh học 10 2.2.5 Tính chất hoá lý biodiesel 10 2.3 Tình hình nghiên cứu nguyên liệu sản xuất biodiesel 12 2.3.1 Tình hình nghiên cứu biodiesel giới 12 2.3.2 Nghiên cứu biodiesel Việt Nam 12 2.3.3 Nguyên liệu sản xuất biodiesel số quốc gia 13 2.3.4 Tiềm nguyên liệu sản xuất biodiesel Việt Nam 14 2.4 Tổng quan cao su Việt Nam 14 2.4.1 Đặc tính thực vật 14 2.4.2 Hạt cao su 15 2.5 Tiêu chuẩn chất lượng biodiesel số nơi giới 17 2.5.1 Tiêu chuẩn chất lượng biodiesel Châu Âu, Mỹ Nhật Bản 17 2.5.2 Tiêu chuẩn Việt Nam chất lượng biodiesel 18 2.6 Cơ chế phản ứng tổng hợp biodiesel 19 2.6.1 Phản ứng ester hóa xúc tác acid 19 2.6.2 Phản ứng transester hóa xúc tác base 21 2.7 Giới thiệu phương pháp bề mặt đáp ứng (RSM) 22 2.7.1 Nguyên tắc 22 2.7.2 Công dụng RSM 23 2.7.3 Ưu, nhược điểm RSM 24 2.7.4 Các mô hình thí nghiệm RSM 24 2.8 Hiệu suất phản ứng transester hóa xúc tác base 26 2.8.1 Xác định hiệu suất phản ứng transester hóa xúc tác base 26 2.8.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất phản ứng transester hóa 26 CHƯƠNG 3: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 29 3.1 Phương tiện nghiên cứu 29 3.1.1 Địa điểm thời gian thực 29 3.1.2 Nguyên liệu 29 3.1.3 Thiết bị dụng cụ thí nghiệm 29 3.1.4 Hoá chất 30 Các hoá chất sử dụng nghiên cứu: 30 3.2 Phương pháp thí nghiệm 30 Luận văn tốt nghiệp CBHD: Nguyễn Văn Đạt CKO (AV>5) Giai đoạn Ester hoá với xúc tác H2SO4 Chiết Hỗn hợp sản phẩm đƣợc ester hóa (AV