Sản xuất ethyl levulinate bằng phản ứng ester hóa levulinic acid và ethanol không sử dụng chất xúc tác (sử dụng phương pháp gia nhiệt và microwave)

TỔNG LIÊN ĐOÀN LAO ĐỘNG VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC TƠN ĐỨC THẮNG KHOA KHOA HỌC ỨNG DỤNG KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP SẢN XUẤT ETHYL LEVULINATE BẰNG PHẢN ỨNG ESTER HĨA LEVULINIC ACID VÀ ETHANOL KHƠNG SỬ DỤNG CHẤT XÚC TÁC (SỬ DỤNG PHƯƠNG PHÁP GIA NHIỆT VÀ MICROWAVE) Người hướng dẫn: ThS NGUYỄN HOÀNG CHINH ThS TRẦN PHỤNG THANH Người thực hiện: PHẠM THỊ THANH TRÚC Lớp: 14060301 Khoá: 18 THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH, NĂM 2019 TỔNG LIÊN ĐỒN LAO ĐỘNG VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC TƠN ĐỨC THẮNG KHOA KHOA HỌC ỨNG DỤNG KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP SẢN XUẤT ETHYL LEVULINATE BẰNG PHẢN ỨNG ESTER HÓA LEVULINIC ACID VÀ ETHANOL KHÔNG SỬ DỤNG CHẤT XÚC TÁC (SỬ DỤNG PHƯƠNG PHÁP GIA NHIỆT VÀ MICROWAVE) Người hướng dẫn : ThS NGUYỄN HOÀNG CHINH ThS TRẦN PHỤNG THANH Người thực hiện: PHẠM THỊ THANH TRÚC Lớp: 14060301 Khoá: 18 THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH, NĂM 2019 LỜI CẢM ƠN Sau trình học tập rèn luyện trường Đại học Tôn Đức Thắng tháng thực khóa luận tốt nghiệp trường Đại học kỹ thuật Ming Chi (Đài Loan), em xin bày tỏ lòng cảm ơn chân thành giúp đỡ Thầy, Cơ giảng viên, cán phòng, ban chức giúp đỡ em hồn thành khóa luận Đặc biệt em xin gửi lời cám ơn sâu sắc đến thầy Nguyễn Hồng Chinh ln bảo tận tình cho em suốt trình thực khố luận tốt nghiệp Trong suốt q trình thực khoá luận em mắc phải nhiều lỗi sai, nhờ có dẫn nhiệt tình thầy, em nhận sữa chữa lỗi sai Ngồi em xin gửi lời biết ơn đến Giáo sư Chia-Hung Su anh chị Phòng thí nghiệm hố sinh, trường Đại học kỹ thuật Ming Chi Giáo sư anh chị giúp đỡ em nhiều, tạo môi trường điều kiện tốt để em hồn thành thí nghiệm Con xin chân thành gửi lời cám ơn đến ba mẹ ln động viên, khích lệ tạo điều kiện giúp đỡ suốt q trình thực để hoàn thành luận văn cách tốt Một lần em xin chân thành cám ơn ủng hộ tất người Thành phố Hồ Chí Minh, 13 tháng năm 2019 Tác giả Phạm Thị Thanh Trúc LỜI CAM ĐOAN CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT MING CHI Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng hướng dẫn khoa học Thạc sĩ Nguyễn Hoàng Chinh Các nội dung nghiên cứu, kết đề tài trung thực chưa cơng bố hình thức trước Những số liệu bảng biểu phục vụ cho việc phân tích, nhận xét, đánh giá tác giả thu thập từ nguồn khác có ghi rõ phần tài liệu tham khảo Ngồi ra, luận văn sử dụng số nhận xét, đánh số liệu tác giả khác, quan tổ chức khác có trích dẫn thích nguồn gốc Nếu phát có gian lận tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm nội dung khóa luận Trường đại học Tôn Đức Thắng không liên quan đến vi phạm tác quyền, quyền gây q trình thực (nếu có) TP Hồ Chí Minh, ngày 13 tháng năm 2019 Tác giả Phạm Thị Thanh Trúc PHIẾU GIAO NHIỆM VỤ TÓM TẮT KHÓA LUẬN Biodiesel nhiên liệu sinh học sử dụng rộng rãi nước giới có nhiều ưu điểm so với nhiên liệu hóa thạch Tuy nhiên, biodiesel có điểm mù (cloud point) cao, gây khó khăn việc sử dụng nhiệt độ thấp Ethyl levulinate chất phụ gia biodiesel bổ sung để khắc phục số nhược điểm biodiesel Trong nghiên cứu này, ethyl levulianate tổng hợp phương pháp không sử dụng chất xúc tác (sử dụng microwave gia nhiệt thông thường) Đây phương pháp thân thiện với môi trường nhằm khắc phục nhược điểm phương pháp truyền thống (dùng chất xúc tác hóa học enzyme) Kết nghiên cứu cho thấy phương pháp sử dụng microwave cho hiệu suất phản ứng cao so với phương pháp gia nhiệt thông thường tất điều kiện phản ứng khảo sát Hiệu suất phản ứng tăng với việc tăng nhiệt độ, thời gian lượng microwave (microwave power) Tuy nhiên, việc tăng tỷ lệ mol ethanol/levulinic acid làm giảm hiệu suất phản ứng Bằng việc sử dụng microwave, hiệu suất phản ứng cao 90,38% đạt điều kiện phản ứng 200 , tỷ lệ mol ethanol/levulinic acid 2:1, 150 W thời gian Ngoài ra, nghiên cứu xây dựng mơ hình động học để mơ tả phản ứng ester hóa levulinic acid ethanol sử dụng microwave gia nhiệt thông thường Hệ số xác định R mơ hình cao chứng tỏ mơ hình động học đáng tin cậy phản ứng ester hóa tn theo mơ hình phản ứng bậc Hằng số tốc độ phản ứng (reaction rate constant) thừa số tần số (pre-exponential factor) phản ứng sử dụng microwave cao so với số tốc độ phản ứng thừa số tần số phản ứng sử dụng gia nhiệt thông thường, chứng tỏ phản ứng ester hóa sử dụng microwave nhanh hiệu so với phản ứng ester hóa sử dụng gia nhiệt thơng thường Nghiên cứu phản ứng sử dụng microwave, không sử dụng chất xúc tác phương pháp hiệu quả, thân thiện với mơi trường có tiềm ứng dụng để sản xuất ethyl levulinate MỤC LỤC DANH MỤC BẢNG DANH MỤC HÌNH 10 CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU 1.1 Đặt vấn đề Hiện nay, với phát triển công nghệ, nhu cầu sử dụng lượng Việt Nam nói riêng giới nói chung ngày tăng Năm 2015, giới có khoảng 550 thành phố có quy mơ triệu người Năm 2030, có thêm khoảng tỷ người (chiếm 60% dân số giới) sinh sống thành phố lớn Cùng với việc tăng dân số, thành phố lớn tiêu tốn 75% nguồn lượng, đồng thời sản sinh 70% lượng phát thải nhà kính, chủ yếu khí CO [34] Trong đó, nguồn nguyên liệu hóa thạch sẵn có tự nhiên lại ngày cạn kiệt Nhằm giải vấn đề thiếu hụt nhiên liệu tình trạng nhiễm khơng khí, nước giới đưa vào sử dụng biodiesel thay cho xăng dầu tự nhiên Dầu diesel sinh học, sản xuất chủ yếu từ hạt cải dầu hạt hướng dương, chiếm 80% tổng sản lượng nhiên liệu sinh học châu Âu Liên minh châu Âu chiếm gần 89% tổng sản lượng diesel sinh học toàn giới năm 2005 Đức sản xuất 1,9 tỷ lít, nửa tổng số giới Các quốc gia khác có thị trường biodiesel đáng kể năm 2005 bao gồm Pháp, Hoa Kỳ, Ý Braxin [35] Biodiesel trực tiếp đưa vào sử dụng sau tổng hợp bất ổn định nhiệt độ, oxi hóa mạnh, lưu lượng dòng chảy nhiệt thấp (điểm mù cao), lượng nhiên liệu sử dụng lớn sinh nhiệt độ thấp nhiệt đốt cháy, lượng dầu không cháy cao [21] Ethyl levulinate chất phụ gia quan trọng giúp biodiesel khắc phục vấn đề Ethyl levunlinate có đặc tính giống với dầu sinh học dùng để tổng hợp biodiesel chứa lưu huỳnh có điểm đông đặc thấp -79 Ethyl levulinate làm giảm độc tính, tạo độ nhớt cao điểm chớp nháy ổn định, tăng lưu lượng dòng chảy nhiệt độ thấp Do levulinic acid tổng hợp số lượng lớn dễ dàng từ nguồn sinh khối giàu cellulose (cellulosic biomass) Chính việc sản xuất ethyl levulinate từ phản ứng ester hóa levulinic acid ethanol thu hút nhiều quan tâm nghiên cứu 45 1,5 32,74 ± 0,01 65,17 ± 0,22 37,67 ± 0,19 70,08 ± 0,10 2,5 44,36 ± 0,21 71,41 ± 0,12 48,03 ± 0,18 75,44 ± 0,06 433 0,5 22,32 ± 0,03 51,48 ± 0,03 39,79 ± 0,04 69,41 ± 0,07 1,5 49,27 ± 0,10 75,24 ± 0,02 53,92 ± 0,13 78,63 ± 0,08 2,5 61,23 ± 0,10 80,61 ± 0,05 67,17 ± 0,07 83,05 ± 0,01 453 0,5 30,23 ± 0,03 65,67 ± 0,03 47,32 ± 0,01 80,45 ± 0,11 1,5 60,35 ± 0,04 82,16 ± 0,10 67,75 ± 0,08 83,87 ± 0,10 2,5 72,61 ± 0,11 85,42 ± 0,12 75,85 ± 0,05 86,97 ± 0,05 473 0,5 36,13 ± 0,06 72,34 ± 0,01 54,11 ± 0,17 84,13 ± 0,01 1,5 65,19 ± 0,12 83,68 ± 0,04 73,57 ± 0,22 85,62 ± 0,02 2,5 76,68 ± 0,18 89,23 ± 0,15 80,07 ± 0,05 90,38 ± 0,05 Điều kiện phản ứng: tỷ lệ ethanol/levulinic acid 2:1, 150 W (đối với microwave) Hình 4.3: Biểu đồ ảnh hưởng nhiệt độ lên hiệu suất phản ứng ester hóa sử dụng phương pháp gia nhiệt thông thường Điều kiện phản ứng: lệ mol ethanol/levulinic acid 2:1 Hình 4.4: Biểu đồ ảnh hưởng nhiệt độ lên hiệu suất phản ứng ester hóa sử dụng phương pháp microwave Điều kiện phản ứng: tỷ lệ mol ethanol/levulinic acid 2:1, lượng 150 W 46 4.3 Ảnh hưởng lượng Thí nghiệm thực tỷ lệ mol ethanol/levulinic acid 2:1 nhiệt độ 433 K (160 với lượng microwave khảo sát 90 W, 120 W, 150 W, 180 W, từ 0,5 – Kết Bảng 4.3 cho thấy, hiệu suất phản ứng tăng tang lượng microwave Nguyên nhân phân tử chất phản ứng sau hấp thụ sóng microwave, chúng tự quay để xếp lại theo từ trường Nhờ chuyển động hỗn loạn ion tạo ma sát, phát sinh nhiệt Các phân tử chuyển động hỗn loạn nên liên kết yếu dễ bị phá vỡ nên hỗ trợ tăng tốc độ phản ứng [10] Năng lượng cung cấp lớn, phân tử giao động chuyển động nhanh, ma sát lớn, lượng nhiệt sinh nhanh nên tốc độ phản ứng nhanh [16] Kết ghi nhận mối quan hệ lượng hiệu suất tổng hợp tương tự với thí nghiệm sử dụng microwave hỗ trợ cho phản ứng ester hóa loại acid béo tổng hợp biodiesel [16] Bảng 4.3: Hiệu suất phản ứng gia nhiệt microwave theo thời gian ứng với lượng Thời gian (h) Hiệu suất phản ứng (%) 0,5 90 W 27,23 ± 0,03 120 W 32,19 ± 0,13 150 W 37,84 ± 0,06 180 W 44,17 ± 0,12 49,09 ± 0,01 53,36 ± 0,07 56,11 ± 0,03 61,23 ± 0,20 1,5 57,29 ± 0,11 60,99 ± 0,09 65,17 ± 0,02 66,81 ± 0,10 63,89 ± 0,02 67,09 ± 0,15 70,08 ± 0,01 73,67 ± 0,07 2,5 64,73 ± 0,21 70,05 ± 0,17 71,41 ± 0,03 74,51 ± 0,06 71,07 ± 0,12 76,65 ± 0,03 75,44 ± 0,14 77,75 ± 0,03 Điều kiện phản ứng: tỷ lệ mol ethanol/levulinic acid 2:1, 433 K 47 Hình 4.5: Biểu đồ ảnh hưởng lượng microwave lên hiệu suất phản ứng ester hóa Điều kiện phản ứng: tỷ lệ mol ethanol/levulinic acid 2:1, nhiệt độ 433 K 4.4 Kết phân tích GC Sảb phẩm ethyl levulinate sau tổng hợp phân tích phương pháp sắc ký khí GC Kết cho thấy sản phẩm ethyl levuniate tổng hợp thành công có độ tinh khiết cao (Hình 4.6, peak 2) Do chứng tỏ phương pháp sử dụng microwave phương pháp thích hợp tiềm để tổng hợp ethyl levulinate Peak Peak Hình 4.6: Phổ GC ethyl levulinate sản phẩm sau tổng hợp Peak hexan, peak ethyl levulinate 4.5 Xây dựng mơ hình động học phản ứng 4.5.1 Xác định số tốc độ phản ứng theo tỷ lệ mol Trong nghiên cứu này, số vận tốc phản ứng cân (K e) ước tính thời điểm cân phản ứng Để tìm k 1, tốc độ phản ứng ứng với phương trình theo tỷ lệ mol ethanol/levulinic acid khác biến đổi thành phương trình tuyến tính (Hình 4.7 4.8) Hệ số xác định R cao (Bảng 4.4), chứng 48 tỏ xác mơ hình xây dựng Từ mơ hình sử dụng để tính tốn thơng số động học Bảng 4.4 liệt kê giá trị K e k1 phản ứng ester hóa sử dụng phương pháp gia nhiệt thơng thường microwave tỷ lệ mol ethanol/levulinic acid khác Kết cho thấy số tốc độ k giảm tỷ lệ mol ethanol/levulinic acid tăng từ 2:1 đến 8:1, tỷ lệ mol cao gây bất lợi cho phản ứng thuận lượng fatty acid lỗng, lượng xúc tác ít, phản ứng diễn chậm Ngược lại, tăng tỷ lệ lên 1:1, hiệu suất giảm tỷ lệ mol ethanol levulinic acid tạo điều kiện cho phản ứng ngược xảy (cân hóa học) Điều đáng lưu ý tỷ lệ mol nào, số vận tốc phản ứng Ke k1 của phản ứng sử dụng microwave cao so với phản ứng dùng nhiệt độ thường Qua cho thấy phương pháp sử dụng microwave nhanh hiệu so với phương pháp sử dụng gia nhiệt thường Hình 4.7: Mơ hình động học để tính số tốc độ phản ứng k1 phản ứng ester hóa levulinic acid với ethanol sử dụng gia nhiệt thường tỷ lệ mol ethanol/levulinic acid khác Y Hình 4.8: Mơ hình động học để tính số tốc độ phản ứng k1 phản ứng ester hóa levulinic acid với ethanol sử dụng microwave tỷ lệ mol ethanol/levulinic acid khác Y Bảng 4.4: Hằng số tốc độ phản ứng Ke k1 phản ứng ester hóa levulinic acid với ethanol gia nhiệt thường microwave tỷ lệ mol ethanol/levulinic acid khác Tỷ lệ Gia nhiệt thường Microwave 49 mol ethanol/ levulinic acid Hằng số cân (Ke ) Hằng số vận tốc k1 -1 (Lmol h ) Hằng số cân (Ke ) Hằng số vận tốc k1 -1 (Lmol h ) R R 1:1 3,6820 0,1008 0,995 9,0000 0,1701 0,984 2:1 1,9189 0,1027 0,986 3,4790 0,1635 0,988 4:1 0,5097 0,0613 0,984 1,2291 0,0870 0,988 6:1 0,2367 0,0533 0,998 0,5396 0,0694 0,979 8:1 0,1233 0,0328 0,997 0,3727 0,0524 0,996 Điều kiện phản ứng: 453 K, 150 W (đối với microwave) 4.5.2 Xác định số tốc độ phản ứng theo nhiệt độ Trong nghiên cứu này, số vận tốc phản ứng cân (K e) tính thời điểm cân phản ứng Để tìm k1, tốc độ phản ứng ứng với phương trình theo nhiệt độ khác nhau, biến đổi thành phương trình tuyến tính (Hình 4.9 4.10) Các hệ số xác định R2 cao (Bảng 4.5) chứng tỏ mơ hình xây dựng xác đáng tin cậy Từ đó, mơ hình sử dụng để tính tốn thông số động học phản ứng Bảng 4.5 mô tả giá trị K e k1 phản ứng ester hóa dùng gia nhiệt thường microwave điều kiện nhiệt độ khác Kết cho thấy số tốc độ Ke k1 tăng nhiệt độ tăng từ 413 K đến 473 K Ở nhiệt độ nào, microwave cho giá trị K e k1 cao gia nhiệt thường Microwave thiết lập tốt để tăng cường phản ứng hóa học cung cấp lượng trực tiếp cho chất phản ứng Do đó, truyền nhiệt hiệu so với gia nhiệt thường, từ làm tăng tốc độ phản ứng 50 Hình 4.9: Mơ hình động học để tính số tốc độ phản ứng k1 phản ứng ester hóa levulinic acid với ethanol sử dụng gia nhiệt thường nhiệt độ khác Y Hình 4.10: Mơ hình động học để tính số tốc độ phản ứng k1 phản ứng ester hóa levulinic acid với ethanol sử dụng microwave nhiệt độ khác Y Bảng 4.5: Hằng số tốc độ phản ứng Ke k1 phản ứng ester hóa levulinic acid với ethanol gia nhiệt thường microwave nhiệt độ khác Gia nhiệt thường Microwave Nhiệt độ (K) Hằng số cân (Ke ) Hằng số vận tốc k1 -1 (Lmol h ) Hằng số cân (Ke ) Hằng số vận tốc k1 -1 (Lmol h ) R R 413 0,2921 0,0402 0,950 0,5335 0,0767 0,968 433 1,0346 0,0667 0,983 1,8604 0,1146 0,983 453 1,9189 0,1027 0,994 3,4794 0,1635 0,988 473 2,6823 0,1237 0,987 7,7460 0,2291 0,958 Điều kiện phản ứng: tỷ lệ mol ethanol/levulinic acid 2:1, 150 W (đối với microwave) 4.5.3 Xác định số tốc độ phản ứng theo lượng Trong nghiên cứu này, số vận tốc phản ứng cân (K e) tính thời điểm cân phản ứng Để tìm k1, tốc độ phản ứng ứng với phương trình điều kiện lượng microwave khác nhau, biến đổi thành phương trình tuyến tính (Hình 4.11) Hệ số xác định R cao (Bảng 4.6) chứng tỏ mơ hình 51 xây dựng xác cho kết đáng tin cậy Từ mơ hình sử dụng để tính thơng số động học phản ứng Bảng 4.6 thể giá trị K e k1 phản ứng ester hóa điều kiện microwave khác Kết cho thấy số Ke k1 tăng lượng tăng từ 90 W đến 180 W Ta giả thích rằng, lượng cung cấp lớn, phân tử giao động chuyển động nhanh, từ làm tăng tốc độ hiệu phản ứng Hình 4.11: Mơ hình động học để tính số tốc độ phản ứng k1 phản ứng ester hóa levulinic acid với ethanol lượng khác Y Bảng 4.6: Hằng số tốc độ phản ứng k1 phản ứng ester hóa levulinic acid với ethanol microwave lượng microwave khác Hằng số cân (Ke ) Hằng số vận tốc k1 -1 -1 (Lmol h ) R 90 1,3542 0,0855 0,980 120 1,7408 0,1007 0,998 150 1,8604 0,1136 0,989 180 2,2224 0,1305 0,982 Năng lượng (W) Điều kiện phản ứng: tỷ lệ mol ethanol/levulinc acid 2:1, 433 K 4.5.4 Xác định lượng hoạt hóa (Ea) thừa số tần số (A) phương trình Arrhenius Mối quan hệ số vận tốc phản ứng nhiệt độ phản ứng tính theo mơ hình Arrhenious Phương trình Arrhenius-Van’t Hoff sử dụng để xác định lượng hoạt hóa (Ea) thừa số tần số (A) phản ứng Theo Hình 4.12 Bảng 4.7, mơ hình xây dựng có hệ số xác định R cao Kết tính tốn cho thấy, phản ứng sử dụng gia nhiệt thường cần lượng hoạt hóa cao so với phản ứng sử dụng microwave Hơn nữa, thừa số tần số A thu từ phản ứng ester hóa sử dụng gia nhiệt thường nhỏ so với thừa số tần số A phản ứng dùng 52 microwave Thừa số tần số A đại lượng đại diện cho chuyển động va chạm phân tử Qua cho thấy phản ứng sử dụng microwave cho kết va chạm phân tử lớn hơn, từ dẫn đến tốc độ phản ứng cao phản ứng hiệu Hình 4.12: Phương trình tuyến tính Arrhenius gia nhiệt thường microwave Bảng 4.7: Năng lượng hoạt hóa thừa số tần số gia nhiệt thường microwave phản ứng ester hóa levulinic acid ethanol Gia nhiệt thường Năng lượng hoạt hóa Ea (kJ/ mol-1) 31,11 Thừa số tần số A (Lmol-1h-1) 362,96 0,977 Microwave 29,61 425,00 53 CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 5.1 Kết luận Trong nghiên cứu này, ethyl levulinate tổng hợp từ phản ứng ester hóa levulinic acid ethanol phương pháp không xúc tác sử dụng gia nhiệt thường microwave Kết cho thấy phương pháp gia nhiệt microwave cho hiệu suất chuyển hóa levulinic acid cao gia nhiệt thường tất điều kiện phản ứng Các yếu tố tỷ lệ mol ethanol/levulinic acid, nhiệt độ, lượng thời gian ảnh hưởng đáng kể đến hiệu suất phản ứng Phản ứng ester hóa sử dụng gia nhiệt thường cho hiệu suất chuyển hóa levulinic acid cao 80,07 ± 0,05% điều kiện tỷ lệ ethanol/levulinic acid 2:1, nhiệt độ 200, thời gian giờ, tương ứng với số vận tốc k1 0.1236 Lmol-1h-1 Trong đó, phản ứng sử dụng microwave cho hiệu suất chuyển hóa levulinic acid 90.38 ± 0.05% tỷ lệ mol ethanol/levulinic acid 2:1, nhiệt độ 200, lượng 150 W, thời gian giờ, tương ứng với số vận tốc k1 0.2291 Lmol-1h-1 Hằng số cân Ke số tốc độ phản ứng k1 phản ứng sử dụng microwave cao so với giá trị thu phản ứng sử dụng gia nhiệt thường Điều cho thấy phản ứng sử dụng microwave nhanh hiệu so với phản ứng dùng nhiệt độ thường Phương pháp gia nhiệt thường cần lượng hoạt hóa 31.11 kJ/mol, phương pháp dung microwave cần 29.61 kJ/mol Thừa số tần số phản ứng dùng microwave cao so với phản ứng dùng gia nhiệt thường Từ kết thu cho thấy phương pháp sử dụng microwave trình hiệu thân thiện với môi trường để sản xuất ethyl levulinate Ngồi ra, phương pháp có thời gian phản ứng ngắn, hiệu cao tiết kiệm lượng cần cung cấp 5.2 Kiến nghị Với xu hướng quy trình sản xuất xanh (green process) phương pháp tổng hợp ethyl levulinate microwave có khả ứng dụng việc sản suất 54 theo quy mô công nghiệp khơng sử dụng xúc tác, quy trình đơn giản, an tồn, lại có tốc độ phản ứng nhanh sản phảm thu tinh khiết Tuy nhiên cần nghiên cứu thêm việc xây dựng thiết bị theo mô hình cơng nghiệp có sai khác thực hiệu lượng sản phẩm lớn Việc tạo thiết bị microwave đặc biệt magnertron kích thước lớn thách thức nhà khoa học Ngồi ra, q trình tổng hợp sinh nước nên lượng sản phẩm sau lớn nguyên liệu gây tượng phản ứng ngược Cần nghiên cứu thêm phương pháp loại bỏ nước sau phản ứng để tăng hiệu suất phản ứng 55 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu tiếng Việt [1] Lê Thị Thanh Hương (2001), “Nghiên cứu tổng hợp biodiesel phản ứng ancol phân từ mỡ cá da trơn Đồng Bằng Sông Cửu Long xúc tác axít bazơ”, luận án Tiến sĩ kỹ thuật Đại học Bách Khoa Thành phố Hồ Chí Minh [2] Đinh Thị Ngọ, Nguyễn Khánh Diệu Hồng (2008), “Nhiên liệu trình xử lý hóa dầu” Nhà xuất khoa học cơng nghệ Tài liệu tiếng Anh [3] Ahmad E., I Alam, K K Pant, & A Haider (2016), “Catalytic and mechanistic insights into the production of ethyl levulinate from biorenewable feedstocks”, Green chemistry, 18(18), 1-67 [4] Amore, K M & N E Leadbeater (2007), “Microwave-Promoted esterification reactions: Optimization and scale-up”, Macromolecular rapid comunications, 28 (4), 473-477 [5] Bankole, K S (2011), “Uncatalyzed esterification of biomass-derived carboxylic acids”, PhD thesis, University of Iowa, Iowa [6] Demirbas, A (2009), “Biodiesel from waste cooking oil via base-catalytic and supercritical methanol transesterification”, Energy conversion and management, 50 (4), 923-927 [7] Fernandes, D R., A S Rochaa, E F Maia, J A Claudio, Motab & V T Silva (2012), “Levulinic acid esterification with ethanol to ethyl levulinate production over solid acid catalysts”, Applied catalysis A: General, 425-426, 199204 56 [8] Gog, M., M Roman, M Tos¸ C Paizs & F D Irimie (2012), “Biodiesel production using enzymatic transesterification - Current state and perspectives”, Renewable energy, 39 (1), 10-16 [9] Hayes, B L (2004), “Recent advances in microwave-assisted synthesis”, Aldrichimica acta, 37(2), 66-77 [10] Hayes, B L (2002), Microwave synthesis: Chemistry at the speed of light, CEM publishing, USA, 259 [11] Huang, Y B., T Yang, M Ch Zhou, H Pan & Y Fu (2016), “Microwaveassisted alcoholysis of furfural alcohol into alkyl levulinates catalyzed by metal salts”, Green chemistry, 18, 1516-1523 [12] Joshi, H., B R Moser, J Toler, W F Smith & T Wa (2011), “Ethyl levulinate: A potential bio-based diluent for biodiesel which improves cold flow properties”, Biomass and bioenergy, 35 (7), 3262-3266 [13] Kuwahara, Y., T Fujitani & H Yamashita (2014), “Esterification of levulinic acid with ethanol over sulfated mesoporous zirconosilicates: Influences of the preparation conditions on the structural properties and catalytic performances”, Catalysis today, 237, 18–28 [14] Leea, A., N Chaibakhsha, M B A Rahmanab, M Basria & B A.Tejo (2010), “Optimized enzymatic synthesis of levulinate ester in solvent-free system”, Industrial crops and products, 32 (3), 246–251 [15] Leadbeater, N E & L M Stencel (2006), “Fast, easy preparation of biodiesel using microwave heating”, Energy fuels, 20 (5), 2281–2283 [16] Motasemi, F., & F N Ani (2012) “A review on microwave-assisted production of biodiesel”, Renewable and sustainable energy reviews, 16 (7), 47194733 57 [17] Nandiwale, K Y., S K Sonar, P S Niphadkar, P N Joshi, S S Deshpande, V S Patil & V V Bokade (2013),” Heterogeneous Baeyer–Villiger oxidation of cyclic ketones using tert-BuOOH as oxidant”, Applied catalysis A: General, 328 (1), 90–98 [18] Nandiwale, K Y., P S Niphadkar, S S Deshpande & V V Bokade (2014), “Esterification of renewable levulinic acid to ethyl levulinate biodiesel catalyzed by highly active and reusable desilicated H ‐ZSM‐5”, Chemical technology & biotechnology, 89 (10), 1507–1515 [19] Petersson, A E V., L M Gustafsson, M Nordblad, P Börjesson, B Mattiassona & P Adlercreutz (2005), “Wax esters produced by solvent-free energy-efficient enzymatic synthesis and their applicability as wood coatings”, Green chemistry, 7, 837–843 [20] Pileidis, F D & M M Titirici (2016), “Levulinic acid biorefineries: new challenges for efficient utilization of biomass”, ChemSusChem, 9(6), 562-82 [21] Pileidis, F D., M Tabassum, S Coutts & M M Titiric (2014), “Esterification of levulinic acid into ethyl levulinate catalysed by sulfonated hydrothermal carbons”, Chinese journal of catalysis, 35 (6), 929-936 [22] Pileidis, F D., M Tabassum, S Coutts & M M Titiric (2014), “Biomass-derived hydrothermal carbon materials as heterogeneous catalysts for the esterification of levulinic acid into ethyl levulinate”, Filoklis D Pileidis, Green chemistry gordon research conference and seminar, 7/2014, Hong Kong [23] Pasqualea, G., P Vázquezb , G Romanellib & G Baronetti (2012), “Catalytic upgrading of levulinic acid to ethyl levulinate using reusable silicaincluded Wells-Dawson heteropolyacid as catalyst”, Catalysis communications, 18, 115-120 58 [24] Ramli, N A S., N I Hisham & N A S Amin (2018), “Esterification of levulinic acid to levulinate esters in the presence of sulfated silica catalyst”, Sains Malaysiana, 47 (6), 1131-1138 [25] Russo, V., V Hrobar, P M Arvela, K Eränen, F Sandelin, M D Serio & T Salmi (2018), ”Kinetics and modelling of levulinic acid esterification in batch and continuous reactors”, Topics in catalysis, 61 (18-19), 1856–1865 [26] Scott, A W (1993), Understanding Microwaves, John Wiley & Sons, New York, 539 [27] Silva, J F L, R Grekin, P M Adriano & R M Filho (2017), “Making levulinic acid and ethyl levulinate economically viable: a worldwide technoeconomic and environmental assessment of possible routes.”, Energy technology, (4), 613-639 [28] Unlu, D., N Boz, O Ilgen & N Hilmioglu (2018), “Improvement of fuel properties of biodiesel with bioadditive ethyl levulinate”, Open chemistry, 16(1), 647-652 [29] Varkolu, M., V Moodley, F S W Potwana, S B Jonnalagadda & W E Zyl (2017), “Esterification of levulinic acid with ethanol over bio-glycerol derived carbon–sulfonic-acid”, Reaction kinetics, mechanisms and catalysis, 120 (1), 69–8 [30] Yadav, G D & I V Borkar (2008), “kinetic modeling of immobilized lipase catalysis in synthesis of n-butyl levulinate”, Industrial & engineering chemistry research, 47, 3358–3363 [31] Yan, K., G Wu, J Wen & A Chen (2013), “One-step synthesis of mesoporous H4SiW12O40-SiO2 catalysts for the production of methyl and ethyl levulinate biodiesel”, Catalysis communications, 34, 56-63 59 [32] Zanuttini, M S., M L Pisarello & C A Querini (2014), “Butia Yatay coconut oil: Process development for biodiesel production and kinetics of esterification with ethanol”, Energy conversion and management, 85, 407-416 Tài liệu Internet [33] http://www.esru.strath.ac.uk/EandE/Web_sites/02- 03/biofuels/ what_biodiesel.htm [34] http://nangluongvietnam.vn/ [35] https://www.iea.org/oil2018/ [36] https://dantri.com.vn/o-to-xe-may/nhien-lieu-moi-uu-va-nhuoc-cuabiodiesel-1170929392.htm [37] http://vienhoahoc.ac.vn/Tin-tuc/Tin-khoa-hoc-cong-nghe-trong-nuoc-vaquoc-te/27626/nhung-ung-dung-moi-cua-vi-song-cho-cac-qua-trinh-phan-ung-hoahoc [38] https://homedocbox.com/Appliances/65828774-Cem-discovermicrowave.html [39] http://www.hiephoixangdau.org/thuat-ngu-chuyen-nganh.html [40] http://cem.com/discover-sp [41] http://www.biodiesel.com/biodiesel/history/ ... phản ứng không sử dụng chất xúc tác để sản xuất ethyl levulinate Chính thế, thực đề tài: Sản xuất ethyl levulinate phản ứng ester hóa levulinic acid ethanol khơng sử dụng chất xúc tác (sử dụng phương. .. phương pháp gia nhiệt microwave). ” 1.2 Mục đích Đề tài: Sản xuất ethyl levulinate phản ứng ester hóa levulinic acid ethanol không sử dụng chất xúc tác (sử dụng phương pháp gia nhiệt microwave) ... KHOA KHOA HỌC ỨNG DỤNG KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP SẢN XUẤT ETHYL LEVULINATE BẰNG PHẢN ỨNG ESTER HĨA LEVULINIC ACID VÀ ETHANOL KHƠNG SỬ DỤNG CHẤT XÚC TÁC (SỬ DỤNG PHƯƠNG PHÁP GIA NHIỆT VÀ MICROWAVE) Người