Khảo sát hoạt tính xúc tác cho phản ứng decarboxylation dầu thực vật trên xúc tác MgOSiO2

Khảo sát hoạt tính xúc tác cho phản ứng decarboxylation dầu thực vật trên xúc tác MgOSiO2 1. Lý do chọn đề tài Ngày nay cùng với việc cạn dần của nguồn năng lượng hóa thạch, một vấn đề nóng bỏng mà tất cả chúng ta rất quan tâm đó là hiện tượng ô nhiễm môi trường sinh thái trên toàn cầu, một trong những nguyên nhân chủ yếu là do khí thải của quá trình đốt cháy nhiên liệu khoáng gây nên. Những khí thải này đã và đang tích tụ trong bầu khí quyển vượt xa tiêu chuẩn cho phép, đe doạ sức khoẻ cộng đồng và môi trường sống. Điều đó đòi hỏi phải tìm ra những nguồn năng lượng mới để phụ vụ nhu cầu nhiên liệu và năng lượng vô cùng lớn của con người. Hiện nay, nhiên liệu sinh học đã thu hút được sự quan tâm đặc biệt của nhiều nhà khoa học trên thế giới, bởi nó đem lại nhiều lợi ích như: bảo đảm an ninh năng lượng và đáp ứng được các yêu cầu về môi trường. Trong số các nhiên liệu sinh học, thì diesel sinh học (biodiesel) được quan tâm hơn cả, do xu hướng diesel hóa động cơ, trữ lượng diesel khoáng ngày càng giảm và giá diesel khoáng ngày càng tăng cao. Hơn nữa, diesel sinh học được xem là loại phụ gia rất tốt cho nhiên liệu diesel khoáng, làm giảm đáng kể lượng khí thải độc hại, và nó là nguồn nhiên liệu có thể tái tạo được. Sự hình thành đầu tiên của dầu diesel sinh học, methyl este của axit béo (FAME), được sản xuất thông qua quá trình transeste hóa của chất béo với metanol. Tuy nhiên, nhiên liệu sinh học FAME có một số nhược điểm như sau: FAME có điểm đục cao và điểm bắt cháy cao mà có thể dẫn đến tắc nghẽn các bộ lọc nhiên liệu và đường dây cung cấp ở nhiệt độ thấp. Bên cạnh đó, các hợp chất oxi hóa trong FAME dẫn đến nhiệt độ ko ổn định, ăn mòn và năng suất tỏa nhiệt thấp, có thể gây ô nhiểm môi trường. Vì vậy, việc loại bỏ các hợp chất oxi hóa trong FAME để cải thiện sự ổn định và tăng cường tiềm năng sử dụng của nó. Và kết quả là quá trình hydrodeoxygen hóa (khử oxi bằng H2) (HDO) đã được phát triển để loại bỏ các hợp chất oxi hóa trong chất béo. Tuy nhiên, quá trình HDO tiêu thụ quá nhiều lượng hydro. Từ đó quá trình decacboxyl hóa chất béo, là một thay thế, đã được xem xét đến. Không giống như HDO, quá trình decacboxyl hóa không yêu cầu hidro và không sản sinh ra nước, mà là nguyên nhân làm mất hoạt tính của xúc tác. Một số kim loại hoạt động, chẳng hạn như Pd, Ni, Ru, Ir, Os, Rh hỗ trợ trên silica, oxit nhôm và chất xúc tác cacbon đã hoạt hóa được nghiên cứu trong phản ứng deoxygen hóa. Những chất xúc tác deoxygen hóa hiệu quả nhất là những kim loại quý như Pt và Pd. Và kể từ khi các kim loại quý thì hiếm và đắt tiền, một số oxit kim loại chuyển tiếp và chất xúc tác kim loại đã được nghiên cứu với cái nhìn về kinh tế. Đã nhận thấy rằng oxit kim loại kiềm thổ MgO không những cho hoạt tính đối với phản ứng decacboxyl hóa mà còn cho khả năng hấp phụ tốt, và chất xúc tác Ni cũng cho hoạt tính decacboxyl hóa tốt tương tự như Pt và Pd. Hàng năm trên thế giới cũng như ở Việt Nam lượng dầu thực vật thải không được sử dụng là rất lớn. Nguồn dầu thải thực vật chủ yếu thu được từ các nhà máy chế biến thực phẩm, sản xuất dầu ăn, từ các nhà hàng, khách sạn, từ bếp các hộ gia đình. Theo ước tính, lượng dầu thải từ những khu vực này có thể lên đến 4 5 tấnngày. Với lượng dầu thực vật thải nhiều như vậy, nếu xả thẳng ra môi trường thì vừa lãng phí lại gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng. Còn nếu đem sử dụng lại thì gây ảnh hưởng rất xấu tới sức khoẻ người tiêu dùng. Như vậy vấn đề xử lý dầu thực vật thải ngày càng được quan tâm. Xuất phát từ những yêu cầu thực tiễn trên nên em chọn đề tài “Khảo sát hoạt tính xúc tác cho phản ứng decarboxylation dầu thực vật trên xúc tác MgOSiO2” cho đồ án tốt nghiệp của em. 2. Mục tiêu đề tài Nghiên cứu để nắm bắt quá trình tổng hợp xúc tác dị thể MgOSiO2 và thực hiện nghiên cứu phản ứng decacboxyl hóa dầu thực vật trên xúc tác đã tổng hợp, mục tiêu tạo ra các hydrocacbon (chủ yếu C17), từ đó ứng dụng điều chế hydrocacbon sinh học từ dầu thực vật thải dựa trên phản ứng decacboxyl hóa tạo ra nhiên liệu hydrocacbon có tính chất tốt tương đồng với diesel khoáng, không còn hợp chất oxi hóa, nguyên nhân làm giảm chất lượng nhiên liệu như trong nhiên liệu diesel sinh học FAME. 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 3.1. Đối tượng nghiên cứu  Xúc tác dị thể MgOSiO2  Phản ứng decacboxyl hóa dầu thực vật trên xúc tác MgOSiO2 3.2. Phạm vi nghiên cứu  Nghiên cứu tổng hợp xúc tác MgOSiO2  Nghiên cứu phản ứng decacboxyl hóa dầu thực vật trên xúc tác dị thể đã tổng hợp được. 4. Phương pháp nghiên cứu 4.1. Phương pháp nghiên cứu lý thuyết

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHIỆP TP.HCM KHOA CƠNG NGHỆ HĨA HỌC ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Khảo sát hoạt tính xúc tác cho phản ứng decarboxylation dầu thực vật xúc tác MgO/SiO2 Giảng viên hướng dẫn: Sinh viên thực hiện: MSSV: Lớp: DHHO11D Khố: 2015 – 2019 Tp Hồ Chí Minh, tháng năm 2019 TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP TP HCM2 CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA CƠNG NGHỆ HĨA HỌC Độc lập – Tự - Hạnh phúc - // - - // - NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: MSSV: Chuyên ngành: HĨA HỮU CƠ Lớp: Tên để tài khóa luận/ đồ án: Khảo sát hoạt tính xúc tác cho phản ứng decarboxylation dầu thực vật xúc tác MgO/SiO2 Nhiệm vụ: − Tổng hợp xúc tác MgO/SiO2 − Khảo sát hoạt tính xúc tác: XRD, SEM, BET VÀ TPD − Khảo sát hoạt tính xúc tác cho phản ứng Decarboxylation dầu thực vật (thay đổi nhiệt độ, xúc tác, lưu lượng tác chất thời gian phản ứng) Đối tượng nghiên cứu: - Xúc tác MgO/SiO2 Ngày giao đồ án tốt nghiệp: 30/9/2018 Ngày hoàn thành đồ án tốt nghiệp: (đợt 2, ngày 30/7/2019) Họ tên giảng viên hướng dẫn: Tp Hồ Chí Minh, ngày Chủ nhiệm môn chuyên ngành tháng Giảng viên hướng dẫn năm LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy Triệu Quang Tiến – người trực tiếp hướng dẫn, tận tình bảo, động viên tạo điều kiện tốt để em hoàn thành đồ án Em xin cảm ơn Quý thầy cô Khoa Công nghệ Hóa học, trường Đại học Cơng Nghiệp TP.HCM tận tâm truyền đạt kiến thức khoa học cho em suốt thời gian em học tập trường Sau em xin gửi lời cảm ơn đến gia đình bạn bè ln bên cạnh động viên, ủng hộ, chỗ dựa vững để em hoàn thành tốt đồ án tốt nghiệp thời gian qua Do lượng kiến thức hạn chế, tiếp xúc thực tế thời gian tìm hiểu khơng nhiều nên khơng tránh khỏi thiếu sót, nên em mong nhận ý kiến đóng góp quý báu từ thầy cô để bổ sung kiến thức vững cho em Cuối cùng, em xin gửi lời chúc sức khỏe, lời biết ơn sâu sắc đến tập thể quý thầy cô Trường Đại Học Công Nghiệp Tp.HCM Em xin chân thành cảm ơn! TP Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm 2019 Sinh viên thực NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN Phần đánh giá: (thang điểm 10) • Thái độ thực hiện: • Nội dung thực hiện: • Kỹ trình bày: • Tổng hợp kết quả: Điểm số…… Điểm chữ: …………………………………… TP Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm 20.… Giảng viên hướng dẫn NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN TP Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm 20… Giảng viên phản biện MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 2.1 Sơ đồ tổng hợp xúc tác MgO/SiO2 Hình 2.2 Phương pháp ghi nhận tia nhiễu xạ máy đếm Hình 2.3 Sơ đồ mô tả thiết bị phản ứng tổng hợp diesel sinh học Hình 2.4 Hình ảnh thiết bị phản ứng tổng hợp diesel sinh học lắp ráp DANH MỤC BẢNG BIỂU MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Ngày với việc cạn dần nguồn lượng hóa thạch, vấn đề nóng bỏng mà tất quan tâm tượng nhiễm mơi trường sinh thái tồn cầu, nguyên nhân chủ yếu khí thải q trình đốt cháy nhiên liệu khống gây nên Những khí thải tích tụ bầu khí vượt xa tiêu chuẩn cho phép, đe doạ sức khoẻ cộng đồng môi trường sống Điều địi hỏi phải tìm nguồn lượng để phụ vụ nhu cầu nhiên liệu lượng vô lớn người Hiện nay, nhiên liệu sinh học thu hút quan tâm đặc biệt nhiều nhà khoa học giới, đem lại nhiều lợi ích như: bảo đảm an ninh lượng đáp ứng yêu cầu môi trường Trong số nhiên liệu sinh học, diesel sinh học (biodiesel) quan tâm cả, xu hướng diesel hóa động cơ, trữ lượng diesel khoáng ngày giảm giá diesel khoáng ngày tăng cao Hơn nữa, diesel sinh học xem loại phụ gia tốt cho nhiên liệu diesel khống, làm giảm đáng kể lượng khí thải độc hại, nguồn nhiên liệu tái tạo Sự hình thành dầu diesel sinh học, methyl este axit béo (FAME), sản xuất thơng qua q trình trans-este hóa chất béo với metanol Tuy nhiên, nhiên liệu sinh học FAME có số nhược điểm sau: FAME có điểm đục cao điểm bắt cháy cao mà dẫn đến tắc nghẽn lọc nhiên liệu đường dây cung cấp nhiệt độ thấp Bên cạnh đó, hợp chất oxi hóa FAME dẫn đến nhiệt độ ko ổn định, ăn mòn suất tỏa nhiệt thấp, gây nhiểm mơi trường Vì vậy, việc loại bỏ hợp chất oxi hóa FAME để cải thiện ổn định tăng cường tiềm sử dụng Và kết q trình hydrodeoxygen hóa (khử oxi H2) (HDO) phát triển để loại bỏ hợp chất oxi hóa chất béo Tuy nhiên, q trình HDO tiêu thụ q nhiều lượng hydro Từ q trình decacboxyl hóa chất béo, thay thế, xem xét đến Khơng giống HDO, q trình decacboxyl hóa khơng u cầu hidro khơng sản sinh nước, mà nguyên nhân làm hoạt tính xúc tác Một số kim loại hoạt động, chẳng hạn Pd, Ni, Ru, Ir, Os, Rh hỗ trợ silica, oxit nhôm chất xúc tác cacbon hoạt hóa nghiên cứu phản ứng deoxygen hóa Những chất xúc tác deoxygen hóa hiệu kim loại quý Pt Pd Và kể từ kim loại quý đắt tiền, số oxit kim loại 10 chuyển tiếp chất xúc tác kim loại nghiên cứu với nhìn kinh tế Đã nhận thấy oxit kim loại kiềm thổ MgO khơng cho hoạt tính phản ứng decacboxyl hóa mà cịn cho khả hấp phụ tốt, chất xúc tác Ni cho hoạt tính decacboxyl hóa tốt tương tự Pt Pd Hàng năm giới Việt Nam lượng dầu thực vật thải không sử dụng lớn Nguồn dầu thải thực vật chủ yếu thu từ nhà máy chế biến thực phẩm, sản xuất dầu ăn, từ nhà hàng, khách sạn, từ bếp hộ gia đình Theo ước tính, lượng dầu thải từ khu vực lên đến - tấn/ngày Với lượng dầu thực vật thải nhiều vậy, xả thẳng môi trường vừa lãng phí lại gây nhiễm mơi trường nghiêm trọng Cịn đem sử dụng lại gây ảnh hưởng xấu tới sức khoẻ người tiêu dùng Như vấn đề xử lý dầu thực vật thải ngày quan tâm Xuất phát từ yêu cầu thực tiễn nên em chọn đề tài “Khảo sát hoạt tính xúc tác cho phản ứng decarboxylation dầu thực vật xúc tác MgO/SiO 2” cho đồ án tốt nghiệp em Mục tiêu đề tài Nghiên cứu để nắm bắt trình tổng hợp xúc tác dị thể MgO/SiO2 thực nghiên cứu phản ứng decacboxyl hóa dầu thực vật xúc tác tổng hợp, mục tiêu tạo hydrocacbon (chủ yếu C17), từ ứng dụng điều chế hydrocacbon sinh học từ dầu thực vật thải dựa phản ứng decacboxyl hóa tạo nhiên liệu hydrocacbon có tính chất tốt tương đồng với diesel khống, khơng cịn hợp chất oxi hóa, nguyên nhân làm giảm chất lượng nhiên liệu nhiên liệu diesel sinh học FAME Đối tượng phạm vi nghiên cứu 3.1 Đối tượng nghiên cứu − Xúc tác dị thể MgO/SiO2 − Phản ứng decacboxyl hóa dầu thực vật xúc tác MgO/SiO2 3.2 Phạm vi nghiên cứu − Nghiên cứu tổng hợp xúc tác MgO/SiO2 − Nghiên cứu phản ứng decacboxyl hóa dầu thực vật xúc tác dị thể tổng hợp Phương pháp nghiên cứu 4.1 Phương pháp nghiên cứu lý thuyết 55 Bảng 3.12 Phân tích chất GC SiO2 Tên chất RT %Area M o-Xylene 3.124 0.5 106 1-Tridecyne 3.203 0.42 170 1-Nonene 3.381 2.65 126 o-Xylene 3.45 106 Nonane 3.5 1.25 128 Cyclooctene 3.54 0.69 110 1,7-Octadiene 3.886 0.64 110 Cyclopentene, 1-butyl- 4.233 1.16 124 Benzene, propyl- 4.342 1.07 120 Benzene, 1-ethyl-2-methyl- 4.758 0.85 120 1-Decene (S)-(-)-2-Amino-3-phenyl-1propano 4.906 2.8 140 4.986 1.01 152 Decane 5.045 1.63 140 cis-3-Decene 5-Norbornane-2carboxaldehyde 5.134 0.74 140 5.283 1.37 122 Cyclobutane, ethenylBicyclo[3.3.0]oct-2-en-6-one, 3me 16919 1000155-37-0 91 thylIndane 5.441 0.88 82 Số mol 0.000 0.000 0.001 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.001 0.000 0.001 0.000 0.000 0.000 5.6 5.659 0.81 0.46 136 118 0.000 0.000 Khối lượng 0.03403 0.04584 0.21436 0.06805 0.10272 0.04873 0.04520 0.09235 0.08243 0.06548 0.25166 0.09856 0.14650 0.06651 0.10730 0.04633 0.07072 0.03485 56 Cyclopentene, 1-pentyl- 5.808 0.79 134 Benzene, n-butyl- 5.976 0.98 134 6,8-Nonadien-2-one 6.254 0.81 138 Benzene, 2-butenyl- 6.452 0.66 132 1-Undecene 6.501 3.32 154 Undecane 6.63 2.49 156 5-Undecene 6.719 1.69 154 4-Undecene, (E)- 6.858 0.79 154 Cyclopentene, 1-butyl- 7.056 1.47 124 cis-Dihydrocarvone 1H-Indene, 2,3-dihydro-5methylBenzene, (1-methyl-2cyclopropen-1-yl)- 7.244 0.56 152 7.284 0.45 132 7.432 1.51 130 Cyclohexene, 1-methyl- 7.482 0.81 96 Benzene, pentyl- 7.551 2.15 148 Naphthalene, 1,2,3,4-tetrahydroBenzene, 1-methyl-4-(2methylpropyl)- 7.64 0.73 132 7.7 0.57 148 5-Dodecene, (E)- 8.036 4.26 168 Tridecane 8.155 1.04 184 1,5-Cyclododecadiene, (Z,Z)- 8.532 0.45 164 E-1,9-Dodecadiene 8.73 0.74 166 0.000 0.000 0.000 0.000 0.002 0.001 0.001 0.000 0.000 0.000 0.000 0.001 0.000 0.001 0.000 0.000 0.002 0.000 0.000 0.000 0.06796 0.08431 0.07176 0.05593 0.32824 0.24938 0.16709 0.07811 0.11702 0.05465 0.03813 0.12602 0.04992 0.20428 0.06186 0.05416 0.45947 0.12285 0.04738 0.07886 57 1,4,7,10-Cyclododecatetraene 8.938 0.59 170 Benzene, hexyl- 9.047 1.3 172 Benzeneethanol, beta.-methyl- 9.156 0.84 192 1-Tridecene 9.473 2.04 182 2-Undecanone 9.522 0.74 170 Tridecane 9.582 10.31 10.47 10.55 10.65 1.48 184 0.68 180 0.88 164 0.35 176 0.69 156 10.82 10.91 11.55 11.64 2.47 252 1.12 198 0.49 196 0.47 138 11.81 12.01 12.08 12.18 12.82 13.06 13.11 0.52 1.08 194 272 2.09 280 2.6 213 0.62 210 1.34 166 222 Cyclopentene, 1-octylBenzene, heptyl1-Methyl-4-n-hexylbenzene n-Decanoic acid 9-Octadecene, (E)Tetradecane Cyclopentane, nonylCyclopentene, 1-pentylCyclohexene, 1-octyl7-Heptadecene, 1-chloro9-Eicosene, (E)Pentadecane n-Nonylcyclohexane Cyclododecene, (E)1-Hexadecyne 0.000 0.000 0.000 0.001 0.000 0.001 0.000 0.000 0.000 0.000 0.001 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.001 0.001 0.000 0.000 0.000 0.06439 0.14355 0.10354 0.23836 0.08076 0.17483 0.07858 0.09265 0.03955 0.06910 0.39961 0.14237 0.06166 0.04164 0.06476 0.18894 0.37570 0.35554 0.08359 0.14281 0.14252 58 7-Hexadecene, (Z)2-Tetradecene, (E)Hexadecane 8-Dodecen-1-ol, (Z)8-Heptadecene 8-Heptadecene 1-Nonadecene Heptadecane 1,13-Tetradecadiene 8-Dodecen-1-ol, (Z)Carbonic acid, octadecyl 2,2,2trichloroethyl ester 3-Isopropoxy-1,1,1,7,7,7hexamethyl-3,5,5tris(trimethylsiloxy)tetra 2-Heptadecanone 3-Isopropoxy-1,1,1,7,7,7hexamethyl-3,5,5tris(trimethylsiloxy)tetra 3-Pentadecanone Tetradecanal Henicos-1-ene 2-Nonadecanone Hexasiloxane, tetradecamethyl- 13.19 13.28 13.36 14.17 14.25 14.25 14.41 14.49 15.24 15.31 15.49 15.87 16.63 17.40 17.55 18.29 18.34 18.55 18.80 0.76 224 1.49 196 0.72 226 0.9 168 2.32 178 1.66 178 0.98 226 1.33 240 0.46 194 0.54 184 0.29 291 0.43 576 2.7 264 0.62 576 0.53 226 0.58 212 2.57 294 0.98 282 0.48 458 0.000 0.001 0.000 0.000 0.001 0.001 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.001 0.000 0.000 0.000 0.001 0.000 0.000 0.10929 0.18749 0.10447 0.09707 0.26512 0.18970 0.14219 0.20493 0.05729 0.06379 0.05418 0.15901 0.45762 0.22927 0.07690 0.07894 0.48508 0.17742 0.14114 59 E,Z-2,13-Octadecadien-1-ol E,Z-2,13-Octadecadien-1-ol 1,1,1,5,7,7,7-Heptamethyl-3,3bis( trimethylsiloxy)tetrasiloxan e 19.90 20.00 20.09 20.85 20.92 1.66 266 0.86 266 1.4 443 0.92 372 1.08 128 0.47 370 Z-2-Octadecen-1-ol 21.27 21.72 0.55 268 13-Hexacosyne 22.24 0.91 362 9,17-Octadecadienal, (Z)1-Allyl-3-(2(allylthio)propyl)sulfane 22.31 22.36 23.41 0.61 264 1.12 252 0.49 234 Cyclotetracosane 1-Methylcycloheptanol 2,5-Dihydroxybenzoic acid, 3TMS derivative Oxalic acid, 2TMS derivative − − − − − 0.001 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.28348 0.14686 0.39817 0.21972 0.08875 0.11164 0.09463 0.21149 0.10339 0.18120 0.07361 Khối lượng phân tử trung bình: = 198,376 Số mol sản phẩm tổng: Số mol chất: Khối lượng chất: Trong khối lượng sản phẩm lỏng thu 12,74 g Bảng 3.13 Khối lượng phần trăm Oxy sản phẩm lỏng xúc tác SiO2 Tên chất (S)-(-)-2-Amino-3-phenyl1-propano 5-Norbornane-2- RT 4.986 5.283 %Are a 1.01 1.37 M 152 122 Số mol 0.000 0.000 Khối lượng %Oxi 0.098 10.526 0.107 13.114 Khối lượng oxi 0.01037 0.01407 60 carboxaldehyde Bicyclo[3.3.0]oct-2-en-6one, 3-methyl- 5.6 0.81 136 6,8-Nonadien-2-one 6.254 0.81 138 cis-Dihydrocarvone Benzeneethanol, beta.methyl- 7.244 0.56 152 9.156 0.84 192 2-Undecanone 9.522 10.65 12.01 15.49 0.74 170 0.69 1.08 156 272 0.29 291 n-Decanoic acid 7-Heptadecene, 1-chloroCarbonic acid, octadecyl 2,2,2-trichloroethyl ester 3-Isopropoxy-1,1,1,7,7,7hexamethyl-3,5,5tris(trimethylsiloxy)tetra 2-Heptadecanone 3-Isopropoxy-1,1,1,7,7,7hexamethyl-3,5,5tris(trimethylsiloxy)tetra 3-Pentadecanone Tetradecanal 2-Nonadecanone Hexasiloxane, tetradecamethylE,Z-2,13-Octadecadien-1ol E,Z-2,13-Octadecadien-1ol 1,1,1,5,7,7,7-Heptamethyl3,3bis( trimethylsiloxy)tetrasil oxane 15.87 16.63 17.40 17.55 18.29 18.55 18.80 19.90 20.00 20.09 0.43 576 2.7 264 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.070 0.071 0.054 0.103 0.080 0.069 0.188 0.054 0.000 0.001 0.159 0.457 0.229 0.076 0.078 0.177 0.141 0.283 0.146 0.398 0.62 576 0.53 226 0.58 212 0.98 282 0.48 458 1.66 266 0.86 266 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.001 0.000 443 0.000 1.4 11.764 11.594 10.526 0.00832 0.00832 0.00575 8.3333 0.00863 9.4118 10.256 0.00760 5.8716 0.01109 5.4983 0.00298 2.7778 0.00442 6.0606 0.02773 2.7778 0.00637 7.0796 0.00544 7.5472 0.00596 5.6738 0.01007 3.4934 0.00493 6.0150 0.01705 6.0150 0.00883 3.6117 0.01438 0.00709 61 2,5-Dihydroxybenzoic acid, 3TMS derivative 0.000 21.27 0.47 370 21.72 0.000 Z-2-Octadecen-1-ol 0.55 268 0.000 9,17-Octadecadienal, (Z)22.31 0.61 264 1-Allyl-3-(222.36 0.000 (allylthio)propyl)sulfane 1.12 252 Oxalic acid, 2TMS 23.41 0.000 derivative 0.49 234 Tổng khối lượng oxi sản phẩm (g) 0.111 0.094 0.103 0.181 0.073 4.3243 0.00483 5.9701 0.00565 6.0606 0.00627 6.3492 0.01150 6.8376 0.00503 0.22270 Phần trăm oxi sinh sản phẩm (%) 1.74801 − Phần trăm oxi = − Khối lượng oxi chiếm chất − Phần trăm oxi tổng sản phẩm Bảng 3.14.Bảng so sánh phần trăm oxi trước sau phản ứng Khối lượng dầu (g) khối lượng sản phẩm lỏng (g) % oxi 32.7 0,222 Hình 3.5 Biểu đồ phân tích phân khúc Carbon sản phẩm Từ bảng 3.8 ta thấy dầu ăn chuyển hóa gần hết Tổng lượng hydrocacbon có sản phẩm 76,7%, chứng tỏ xúc tác SiO cho phản ứng decacboxyl hóa tương đối tốt Chon lọc hợp chất từ C 15-C20 16,55%, điều mong muốn Sự hình thành các sản phẩm khơng mong muốn với mạch hydrocacbon ngắn q trình decacboxyl có q trình cracking nhiệt xảy đồng thời, làm phân cắt liên kết C-C hình thành hydrocacbon mạch ngắn hơn, nên làm cho độ chọn lọc hợp chất C17 thành phần sản phẩm tương đối, làm cho trình có nhiều tạp chất khơng mong muốn Như từ kết khảo sát nhận định xúc tác SiO có hoạt tính tốt phản ứng decacboxyl hóa Sản phẩm hydrocacbon nhiều 76,7% Và độ chọn lọc hợp chất C15-C20 16,55% 62 Hình 3.6 Biểu đồ so sánh phân khúc sản phẩm qua xúc tác khác Như từ kết khảo sát nhận định xúc tác SiO có hoạt tính tốt với MgO/SiO2 phản ứng decacboxyl hóa Sản phẩm hydrocacbon nhiều 76% Và độ chọn lọc hợp chất C15-C20 cao so với MgO/SiO2 63 KẾT LUẬN Qua trình nghiên cứu, đề tài đạt kết sau: − Chất mang MgO có cấu trúc mao quản trung bình, chất hấp phụ tốt cho phản ứng deacboxyl hóa − Đã tổng hợp thành công xúc tác 10% MgO/SiO2 với nồng độ 1,5M − Khảo sát đặc trưng xúc tác phương pháp: XRD, SEM, BET TPD cho thấy: − Khảo sát đặc trưng sản phẩm decacboxyl hóa dầu thực vật phương pháp: Đo nhiệt trị , GC/MS: qua ta nhận thấy xúc tác điều chế có hoạt tính tốt phản ứng decacboxyl hóa: sản phẩm dầu thực vật chuyển hóa hết tạo 68% hợp chất hydrocacbon với xúc tác MgO/SiO2 76% với xúc tác Al2O3 Và kết GC cho thấy tỉ lệ oxi sản phẩm chiếm lượng nhỏ khỉ sử dụng xúc tác MgO/SiO Al2O3 − Khi so sánh hiệu MgO/SiO2 SiO2 hiệu suất MgO/SiO2 thấp so với SiO2 − Phân khúc C thu sử dụng xúc tác MgO/SiO cho phản ứng decarboxylation dầu thực vật chiếm cao C 13 thuận lợi tạo dầu KO khoảng sản phẩm từ C 9-C17 Cịn SiO2 phân khúc C cao C16 phù hợp dầu DO − Quá trình nghiên cứu với kết thu cho ta thấy hiệu suất tạo thành sản phẩm lỏng không cao ta đánh giá tìm hướng với loại xúc tác khác cho phản ứng − Từ đánh giá trình phản ứng decarboxyl xúc tác với • • • • MgO/SiO2 cho kết tốt nhất, chuyển hóa 100% dầu thực vật Tìm điều kiện tối ưu cho xúc tác MgO/SiO2 Nhiệt độ phản ứng: 450oC Thời gian phản ứng: 2h Tỉ lệ khối lượng dầu xúc tác 3:1 64 KIẾN NGHỊ − Khảo sát ảnh hưởng nhiều nhiệt độ khác nhiều loại xúc tác phản ứng decarboxylation dầu thực vật − Đo đầy đủ thông số tiêu GC, nhiệt trị để từ định lượng cụ thể phần trăm chất sản phẩm − Thực thí nghiệm phản ứng cracking nhiệt không xúc tác để so sánh phản ứng decarboxyl cracking nhiệt khác biệt − Thay đổi khối lượng dầu thực vật ban đầu, lưu lượng khí nito để khảo sát tính anh hưởng thể tích lựu lượng khí − Thiết kế thêm van xả định lượng xác để thu số liệu chuẩn − Phân tích rõ chất sản phẩm thuộc phân lớp C thuận lợi điều chế loại nhiên liệu − Cần đầu tư chi phí nhà trường để nghiên cứu sâu − Do thời gian nghiên cứu có hạn, giới hạn điều kiện vật chất, thiết bị phịng thí nghiêm, mà đề tài chưa đạt kết mong muốn Kiến nghị thêm sở vật chất cần có thời gian để nghiên cứu tim hiểu sâu − Trên sở kết đạt nghiên cứu phản ứng decacboxyl hóa dầu thực vật hệ xúc tác dị thể MgO/SiO ,đề tài phát triển theo hướng mở rộng hơn: Đây đề tài nghiên cứu mẻ đường tìm hiểu nghiên cứu để sản xuất diesel sinh học có thành phần hydrocacbon thơng qua q trình decacboxyl hóa, thay tốt cho diesel khống mà khơng phải sử dụng dầu diesel sinh học FAME, HDO, … tương lai gần TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Hồ Sỹ Thoảng Giáo trình xúc tác dị thể NXB Viện Khoa Học Công Nghệ Việt Nam - Hà Nội 2006 [2] Đinh Thị Ngọ, Nguyễn Khánh Diệu Hồng Nhiên liệu q trình xử lý hóa dầu Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật 2008 [3] Đặng Thị Thùy Nghiên cứu tổng hợp nhôm oxit hoạt tính có chất lượng cao, ứng dụng làm chất xúc tác chất hấp phụ quy mô pilot [4] Nguyễn Huy Phiêu, Lê Thìn: “Nghiên cứu điều chế nhơm hydroxit hoạt tính từ dung dịch aluminat Tân Bình” Tuyển tập báo cáo hội nghị Hóa học tồn quốc lần thứ 3, tập 2, Hà Nội – Việt Nam, tr 593 – 596 [5] Hoàng Quang Vinh Tổng hợp γ-Al2O3 làm chất mang xúc tác CaO/γ-Al2O3 cho phản ứng tạo Biodiezel Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội 2009 [6] Đỗ Anh Tứ “Nghiên cứu trình cracking xúc tác dầu thực vật thải xúc tác Nano-meso ZSM-5 tạo nhiên liệu sinh học” Trường đại học dân lập Hải Phòng 2011 [7] Lưu Văn Bắc “Nghiên cứu chế tạo xúc tác axit rắn sở Al 2O3 biến tính La Zn để điều chế biodiesel từ nguồn mỡ động vật qua sử dụng” 2011 [8] Fabian E Dumont, Jack A Sacco, Biochemical Engineering, Nova Science Publisher, 2009 [9] Christopher Strong, Charlie Erickson, Deepak Shukla Evaluation of biodiesel fuel 2004 [10] Kunchana Bunyakiat, Sukunya Makmee, Ruengwit Sawangkeaw, Somkiat Ngamprasertsith “Continuous production of biodiesel via transesterification from vegetable oils in supercritical methanol” Energy & Fuel, 20, pp 812-817 2006 [11] Processing of triglycerides to diesel range hydrocarbon fules: Easily practicable small scale approach By James O Olusola, Mesubi M Adediran, Ajanaku K Oluseyi and Usman L Ajao Energy & Environment, vol 21, pp 13251342 2009 [12] Meng X., Chen G., Wang Y., Biodiesel production from waste cooking oil via alkali catalyst and its engine test Fuel processing technology, 89:851-857 2008 [13] Wassef W Nawar Chemical changes in lipids produced by thermal processing.J Chem Educ., 61:299-302 1984 Phụ lục S.1 Hệ thống thiết bị phản ứng S.2 Xúc tác MgO/SiO2 mẫu lỏng sản phẩm sử dụng xúc tác MgO/SiO2 S.3.Kết đo phổ GCMS sản phẩm qua xúc tác MgO/SiO2 S.4 Kết đo phổ GCMS sản phẩm qua xúc tác SiO2 ... án: Khảo sát hoạt tính xúc tác cho phản ứng decarboxylation dầu thực vật xúc tác MgO/SiO2 Nhiệm vụ: − Tổng hợp xúc tác MgO/SiO2 − Khảo sát hoạt tính xúc tác: XRD, SEM, BET VÀ TPD − Khảo sát hoạt. .. xử lý dầu thực vật thải ngày quan tâm Xuất phát từ yêu cầu thực tiễn nên em chọn đề tài ? ?Khảo sát hoạt tính xúc tác cho phản ứng decarboxylation dầu thực vật xúc tác MgO/SiO 2” cho đồ án tốt nghiệp... TPD − Khảo sát hoạt tính xúc tác cho phản ứng Decarboxylation dầu thực vật (thay đổi nhiệt độ, xúc tác, lưu lượng tác chất thời gian phản ứng) Đối tượng nghiên cứu: - Xúc tác MgO/SiO2 Ngày giao