Nghiên cứu tổng hợp chất hoạt động bề mặt non ionic polyethylene glycol ester, ứng dụng trong hệ nhũ tương nước trong dầu

Đại Học Quốc Gia Tp HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA o0o - TỐNG THỊ MINH THU NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP CHẤT HOẠT ĐỘNG BỀ MẶT NON-IONIC POLYETHLYLENE GLYCOL ESTER, ỨNG DỤNG TRONG HỆ NHŨ TƯƠNG NƯỚC TRONG DẦU Chuyên ngành: Công nghệ Hóa học LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH, tháng 09 năm 2010 CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH Cán hướng dẫn khoa học: TS Nguyễn Vĩnh Khanh Cán chấm nhận xét 1: PGS.TSKH: Lưu Cẩm Lộc Cán chấm nhận xét 2: TS Lê Thị Hồng Nhan Luận văn thạc sĩ bảo vệ tại: Trường Đại Học Bách Khoa – Đại Học Quốc Gia TP Hồ Chí Minh, ngày 18 tháng 08 năm 2010 Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: PGS.TSKH: Lưu Cẩm Lộc…………………………………… Chủ tịch PGS.TS: Nguyễn Đình Thành………………………………… Ủy viên TS Nguyễn Vĩnh Khanh ……………………………………… Ủy viên TS Mai Thanh Phong……………………………………… Ủy viên PGS.TS: Trịnh Văn Dũng ……………………………………… Thư ký Xác nhận Chủ tịch hội đồng đánh giá luận văn Bộ môn quản lý chuyên ngành sau luận văn sữa chữa (nếu có) Chủ tịch Hội đồng đánh giá luận văn Bộ môn quản lý chuyên ngành CƠNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc lập – Tự – Hạnh phúc PHỊNG ĐÀO TẠO SĐH  Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2010 NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ HỌ VÀ TÊN : TỐNG THỊ MINH THU Phái: Nữ Ngày tháng năm sinh: 07/07/1983 Nơi sinh: Hà Nam Chun ngành: Cơng nghệ hóa học MSHV: 00508406 Năm trúng tuyển: 2008 I- TÊN ĐỀ TÀI: “Nghiên cứu tổng hợp chất hoạt động bề mặt non-ionic Polyethylene Glycol Ester, ứng dụng hệ nhũ tương nước dầu” II- NHIỆM VỤ LUẬN VĂN: - Tổng hợp chất hoạt động bề mặt non-ionic PEG oleate Sản phẩm tạo thành cho độ chọn lọc diester (>70%), tương ứng với số HLB khoảng từ đến - Đánh giá tính chất hóa lý hoạt tính bề mặt sản phẩm tổng hợp So sánh với sản phẩm cùng loại - Nghiên cứu khả sử dụng chất hoạt động bề mặt tổng hợp hệ nhũ tương nước dầu diesel - Đánh giá tiêu chất lượng nhiên liệu nhũ tương tổng hợp so với nhiên liệu truyền thống diesel I- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 25/01/2010 II- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 07/07/2010 III- CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS Nguyễn Vĩnh Khanh Nội dung đề cương Luận văn thạc sĩ Hội Đồng Chuyên Ngành thông qua CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN KHOA QUẢN LÝ CHUYÊN QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH NGÀNH LỜI CẢM ƠN Trước hết, xin chân thành cảm ơn đến thầy Nguyễn Vĩnh Khanh, người thầy hướng dẫn giúp đỡ truyền lại cho nhiều kiến thức phương pháp làm việc khoa học suốt trình làm luận văn Trong q trình làm luận văn tơi nhận ý kiến đóng góp, hướng dẫn từ Thầy Ngô Mạnh Thắng, Thầy Phan Thanh Sơn Nam, Cô Nguyễn Thị Hồng Nhan, Cô Nguyễn Ngọc Hạnh, Cô Lưu Cẩm Lộc, qua tơi xin bày tỏ lịng cảm ơn chân thành đến thầy cô Tôi xin cảm ơn thầy cô Trường Đại học Bách khoa TP Hồ Chí Minhkhoa cơng nghệ hóa học, thầy Viện Cơng nghệ Hóa học, Sở khoa học cơng nghệ TP.Hồ Chí Minh, truyền đạt kiến thức bổ ích năm học vừa qua Tôi cảm ơn đến thầy mơn Kỹ thuật Hóa dầu, anh chị em làm việc phòng thí nghiệm tạo điều kiện tốt sở vật chất giúp tơi hồn thành luận văn với điều kiện tốt Tôi xin cảm ơn đến anh chị bạn; Khoa Công nghệ Sinh học, Trung Tâm Công nghệ Lọc dầu, Trung Tâm Phát triển sắc ký, Trung Tâm Kỹ thuật Tiêu chuẩn Đo lường 3, Viên Cơng Nghệ Hóa học, Trung Tâm Phân tích cơng nghệ cao Hồn Vũ Cơng ty “MOHINI ORGANICS PVT.LTD, MUMBAI-400064, Ấn Độ” giúp đỡ phân tích, gửi tặng hàng mẫu, chia sẻ thông tin trao đổi kiến thức chun mơn, để tơi hồn thành tốt luận văn Tơi xin cảm ơn Chương trình hỗ trợ kinh phí NCKH phục vụ Đào Sau đại học số 07/HĐ-ĐHBK-KHCN&DA, hỗ trợ kinh phí cho tơi để tơi hồn thành cơng trình nghiên cứu Cuối cùng, xin gửi lòng tri ân sâu sắc đến gia đình, bạn bè người thân yêu bên tôi, người nguồn động viên chia sẻ ủng hộ xuyên suốt chặng đường sống, học tập làm việc TP.HCM, ngày 07 tháng 07 năm 2010 Tống Thị Minh Thu MỤC LỤC MỤC LỤC MỤC LỤC I MỤC LỤC CÁC HÌNH VẼ VIII DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT XI LỜI MỞ ĐẦU XII INTRODUCTION XIII TÓM TẮT LUẬN VĂN XIV ABSTRACT XV CHƯƠNG I: TỔNG QUAN I.1 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI 1.1 TÌNH HÌNH SỬ DỤNG NHIÊN LIỆU TRÊN THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM [28; 29; 31] .1 1.2 NHỮNG DẠNG NHIÊN LIỆU CÓ THỂ THAY THẾ NHIÊN LIỆU TRUYỀN THỐNG [53] 1.3 CƠ SỞ MINH CHỨNG CHO NHỮNG ƯU THẾ CỦA VIỆC TẠO RA DẠNG NHIÊN LIỆU NHŨ TƯƠNG [5; 56- 59] I.2 TỔNG QUAN VỀ CHẤT HOẠT ĐỘNG BỀ MẶT 10 2.1 GIỚI THIỆU VỀ CHẤT HOẠT ĐỘNG BỀ MẶT 10 2.2 THỊ TRƯỜNG VÀ LĨNH VỰC ỨNG DỤNG 10 2.3 XU HƯỚNG SỬ DỤNG CHẤT HOẠT ĐỘNG BỀ MĂT [5, 7] 12 2.4 LÝ THUYẾT CƠ BẢN VỀ CHẤT HOẠT ĐỘNG BỀ MẶT [5-10; 33]13 2.4.1 Sức căng bề mặt 13 2.4.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến sức căng bề mặt 14 2.5 CÁC TÍNH CHẤT HĨA LÝ CƠ BẢN CỦA CHẤT HOẠT ĐỘNG BỀ MẶT TRONG DUNG DỊCH 15 2.5.1 Cấu tạo lớp bề mặt giới hạn lỏng-khí, lỏng-lỏng 15 2.5.2 Sự hình thành micelle .16 i MỤC LỤC 2.5.3 Nồng độ micelle tới hạn (CMC-critical micelle concentration) 16 2.5.4 Điểm đục (cloud point) 17 2.5.5 HLB (Hydrophile-Lipophile Balance) 17 2.5.6 Tính chất hệ bọt 19 2.6 PHÂN LOẠI CHẤT HOẠT ĐỘNG BỀ MẶT 19 2.6.1 Chất hoạt động bề mặt Anion .20 2.6.2 Chất hoạt động bề mặt Cation 20 2.6.3 Chất hoạt động bề mặt lưỡng tĩnh .21 2.6.4 Chất hoạt động bề mặt không ion (non-ionic) 21 I.3 TỔNG QUAN VỀ HỆ NHŨ TƯƠNG 23 3.1 GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ HỆ NHŨ TƯƠNG [3; 5; 9; 33] 23 3.2 PHÂN LOẠI NHŨ TƯƠNG 24 3.3 PHƯƠNG PHÁP TẠO HỆ NHŨ TƯƠNG 24 3.4 CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN ĐỘ BỀN NHŨ 25 3.5 CHẤT NHŨ HÓA .26 3.5.1 Phân loại chất nhũ hóa .27 3.5.2 Vai trò nhũ hóa hình thành nhũ 27 3.5.3 Một số chất hoạt động bề mặt sử dụng làm chất nhũ hóa 28 I.4 PHÂN TÍCH LỰA CHỌN NGUỒN NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP TỔNG HỢP 29 4.1 TỔNG HỢP CHẤT TẠO NHŨ “PEG OLEATE” 29 4.1.1 Phân tích lựa chọn acid béo 29 4.1.2 Phân tích lựa chọn phân tử lượng Polyethylene Glycol (PEG) 30 4.1.3 Phân tích lựa chọn xúc tác 32 4.1.4 Phân tích lựa chọn phương pháp tổng hợp chất tạo nhũ [13-27] 32 4.2 TẠO HỆ NHIÊN LIỆU NHŨ TƯƠNG NƯỚC TRONG DIESEL 35 4.2.1 Cơ sở lựa chọn nguồn nguyên liệu truyền thống làm nguồn nguyên liệu tạo hệ nhiên liệu nhũ tương [28; 29; 30; 31; 32] 35 4.2.2 Các cơng trình liên quan đến nghiên cứu thực nghiệm NLNT 39 4.2.3 Tình hình sản xuất sử dụng nhiên liệu nhũ tương Thế giới Việt Nam [5, 7, 50, 63, 64, 67, 68] .40 ii MỤC LỤC CHƯƠNG II: THỰC NGHIỆM VÀ PHƯƠNG PHÁP .42 2.1 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU 42 2.2 SƠ ĐỒ NGHIÊN CỨU .43 2.3 THIẾT BỊ, DỤNG CỤ, NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ HÓA CHẤT .44 2.3.1 Thiết bị dụng cụ thí nghiệm 44 2.3.2 Nguyên vật liệu hóa chất .45 2.4 TỔNG HỢP CHẤT TẠO NHŨ “PEG OLEATE” .46 2.4.1 Phương pháp tổng hợp .46 2.4.2 Thiết bị tổng hợp 48 2.4.3 Quy trình tổng hợp .49 2.4.4 Tinh chế sản phẩm .51 2.4.4.1 Trung hòa xúc tác acid 51 2.4.4.2 Tách loại PEG .51 2.4.4.3 Tách lỏng lỏng 53 2.4.4.4 Tách lỏng rắn 54 2.4.5 Định tính định lượng sản phẩm 54 2.4.5.1 Phương pháp sắc ký lớp mỏng (TLC) .55 2.4.5.2 Chỉ số acid (Acid value-AV) 55 2.4.5.3 Chỉ số Hydroxyl (chỉ số OH) 55 2.4.5.4 Phương pháp sắc ký lỏng hiệu cao-khối phổ (HPLC-MS) 58 2.4.5.5 Chỉ số xà phịng hóa .59 2.4.5.6 Độ nhớt động học 60 2.4.5.7 Độ chọn lọc 60 2.5 KHẢO SÁT VÀ SO SÁNH TÍNH CHẤT HĨA LÝ CỦA SẢN PHẨM TỔNG HỢP VÀ SẢN PHẨM CÙNG LOẠI ĐÃ ĐƯỢC THƯƠNG MẠI HÓA .60 2.5.1 Sức căng bề mặt 60 2.5.2 Độ tan 60 2.5.3 Điểm đục (Cloud point) 61 2.5.4 Độ đục (Turbidity) .61 2.5.5 Độ dẫn điện 61 2.5.6 Nồng độ micelle tới hạn (CMC) 62 iii MỤC LỤC 2.5.7 2.6 Tính chất bọt 62 TẠO HỆ NHŨ TƯƠNG NƯỚC TRONG DẦU 63 2.6.1 Mục tiêu tổng hợp nhiên liệu nhũ tương 63 2.6.2 Nguyên liệu 63 2.6.3 Quy trình phương pháp tổng hợp 64 2.6.4 Thiết bị tạo nhũ 65 2.6.4.1 Thiết bị tạo nhũ khuấy đồng hóa .66 2.6.4.2 Thiết bị tạo nhũ (scale up) .66 2.6.5 Khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến độ bền hệ nhũ tương .67 2.6.6 Đánh giá tiêu chất lượng nhiên liệu nhũ tương 68 CHƯƠN III: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 70 3.1 TỔNG HỢP CHẤT TẠO NHŨ “PEG OLEATE” .70 3.1.1 Định tính định lượng sản phẩm phương pháp xác định số nhóm hydroxyl, số acid, lượng sản phẩm tạo thành 70 3.1.1.1 Nhiệt độ phản ứng 70 3.1.1.2 Nồng độ xúc tác 73 3.1.1.3 Tỷ lệ nguyên liệu tham gia phản ứng 76 3.1.1.4 Thời gian phản ứng .80 3.1.2 Theo dõi hình thành sản phẩm phương pháp sắc ký lớp mỏng (TLC) theo yếu tố khảo sát mục 3.1.1 82 3.1.3 Định tính định lượng sản phẩm phương pháp sắc ký lỏng hiệu cao – khối phổ (HPLC-MS) 89 KẾT LUẬN: .96 3.2 KHẢO SÁT CÁC TÍNH CHẤT HĨA LÝ CƠ BẢN CỦA SẢN PHẨM TỔNG HỢP VÀ SO SÁNH VỚI SẢN PHẨM CÙNG LOẠI 96 3.2.1 HLB 97 3.2.2 Sức căng bề mặt 97 3.2.3 Điểm đục (Cloud point) 98 3.2.4 Độ tan 99 3.2.5 Độ đục (Turbidity) 100 3.2.6 Độ dẫn điện 101 iv MỤC LỤC 3.2.7 Khả tạo bọt 102 KẾT LUẬN: 102 3.3 TẠO HỆ NHŨ TƯƠNG 104 3.3.1 Tạo nhũ sử dụng thiết bị khuấy đồng hóa 104 3.3.1.1 Khảo sát ảnh hưởng tỷ lệ nồng độ chất hoạt động bề mặt đến độ bền hệ nhũ tương 104 3.3.1.2 Khảo sát ảnh hưởng hàm lượng nước .105 3.3.2 Tạo nhũ với tỷ lệ scale up .107 3.3.2.1 Đánh giá độ bền nhũ .107 3.3.2.2 Đánh giá tiêu chất lượng nhiên nhiêu nhũ tương so sánh với nhiên liệu truyền thống diesel 109 KẾT LUẬN: 113 CHƯƠN IV:KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 114 4.1 KẾT LUẬN 114 4.2 ƯU ĐIỂM VÀ NHỮNG VẤN ĐỀ TỒN TẠI CỦA ĐỀ TÀI 115 4.3 KIẾN NGHỊ 116 BÁO CÁO KHOA HỌC 117 TÀI LIỆU THAM KHẢO 118 PHỤ LỤC 122 v MỤC LỤC CÁC BẢNG BIỂU MỤC LỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng I-1: Một số lĩnh vực ứng dụng tiêu biểu chất HĐBM 11 Bảng I-2: Sức căng bề mặt phụ thuộc vào chất chất tiếp xúc 14 Bảng I-3: Sức căng bề mặt hệ hai chất lỏng 15 Bảng I-4: Ước tính HLB dựa mức độ phân tán chất HĐBM nước 18 Bảng I-5: Giá trị HLB ước tính 18 Bảng I-6: Thống kê xu hướng sử dụng dạng chất hoạt động bề mặt .22 Bảng I-7: Một số chất hoạt động bề mặt dùng làm chất nhũ hóa 28 Bảng I-8: Thành phần (%) acid béo có vài loại dầu thực vật tiêu biểu 30 Bảng I-9: Tiêu chuẩn Việt Nam nhiên liệu diesel (TCVN 5689:2005) .37 Bảng I-10: Nhu cầu tiêu thụ dầu diesel qua giai đoạn [29; 31] 38 Bảng I-11: Sự gia tăng chất nhiễm khí [28] 39 Bảng I-12: Chất hoạt động bề mặt tiêu biểu sử dụng làm chất nhũ hóa cho hệ nhũ tương nước diesel 40 Bảng I-13: Tình hình sử dụng nhiên liệu nhũ tương giới 41 Bảng II-1: Bảng thống kê thiết bị dụng cụ sử dụng 44 Bảng II-2: Bảng thống kê nguyên vật liệu hóa chất sử dụng .45 Bảng II-3: Tính chất hóa lý hàng mẫu-PEG oleate (số liệu từ nhà cung cấp) 46 Bảng II-4: Bảng tính số Hydroxyl theo số lần chiết tách PEG 53 Bảng III-1: Ảnh hưởng nhiệt độ đến độ chuyển hóa lượng sản phẩm tạo thành .71 Bảng III-2: Ảnh hưởng nhiệt độ đến độ chọn lọc sản phẩm HLB 72 Bảng III-3: Ảnh hưởng nồng độ xúc tác đến độ chuyển hóa lượng sản phẩm tạo thành .74 Bảng III-4: Ảnh hưởng nồng độ xúc tác đến độ chọn lọc sản phẩm HLB 75 Bảng III-5: Khảo sát bước thêm tác chất theo tỷ lệ phản ứng 77 Bảng III-6: Ảnh hưởng tỷ lệ nguyên liệu tham gia phản ứng đến độ chuyển hóa lượng sản phẩm tạo thành .78 vi PHỤ LỤC 2: CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH VÀ TÍNH CHẤT HĨA LÝ CỦA CHẤT TẠO NHŨ “PEG OLEATE’ (PHƯƠNG PHÁP VÀ KẾT QUẢ) 2.2.3 Kết đo độ dẫn điện PEG 200 oleate dung dịch Kết đo độ dẫn điện thống kê bảng 2-3 Bảng 2-3: Kết đo độ dẫn điện chất tạo nhũ PEG oleate dung dịch Độ dẫn điện PEG oleate dung dich (µs/cm) Nồng độ PEG monooleate wt % (hàng mẫu) 0.2 17.2 11.4 15.6 0.4 21.6 12.1 26 0.6 27 13.2 37 0.8 35.1 18.3 43.4 1.0 39.4 23.4 52.7 1.2 46.7 28.5 59 1.4 52.2 30.5 65 1.6 56.6 32.4 71.2 1.8 61.5 34.7 82 2.1 77.8 42 113 2.3 79 59 124 2.5 84 64 131.2 2.8 87 67 137 Sản phẩm PEG dioleate (hàng mẫu) Trang 11 PHỤ LỤC 2: CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH VÀ TÍNH CHẤT HĨA LÝ CỦA CHẤT TẠO NHŨ “PEG OLEATE’ (PHƯƠNG PHÁP VÀ KẾT QUẢ) 2.2.4 Khả tạo bọt chất tạo nhũ “ PEG oleate” Đo chiều cao cột bọt thời điểm ban đầu sau phút chất tạo nhũ PEG oleate, kết thống kê bảng 2-4 Bảng 2-4: Khả tạo bọt chất tạo nhũ Tính chất cột bọt Chiều cao cột bọt (mm) PEG oleate Sản phẩm PEG 200 monooleate (hàng mẫu) PEG 200 dioleate (hàng mẫu) Ban đầu Sau phút 15 15 20 20 20 20 Trang 12 PHỤ LỤC 3: CHỈ TIÊU CHẤT LƯỢNG CỦA NHIÊN LIỆU NHŨ TƯƠNG (PHƯƠNG PHÁP VÀ KẾT QUẢ) PHỤ LỤC 3: CÁC CHỈ TIÊU CHẤT LƯỢNG CỦA NHIÊN LIỆU NHŨ TƯƠNG (PHƯƠNG PHÁP VÀ KẾT QUẢ) Trang 13 PHỤ LỤC 3: CHỈ TIÊU CHẤT LƯỢNG CỦA NHIÊN LIỆU NHŨ TƯƠNG (PHƯƠNG PHÁP VÀ KẾT QUẢ) 3.1 PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH 3.1.1 Đường chưng cất ASTM Nguyên tắc: Đường chưng cất ASTM xác định phạm vi thành phần sản phẩm dầu mỏ Qua đường cong chưng cất đánh giá tính bốc sản phẩm Phương pháp đo dựa theo tiêu chuẩn ASTM D 86, áp dụng cho hầu hết sản phẩm dầu mỏ (như xăng ôtô, xăng máy bay, kerozène, dầu DO, naphta, phần cất vv…) ngoại trừ khí hóa lỏng bitume Ngun tắc phương pháp chưng cất 100ml sản phẩm điều kiện quy định, quan sát ghi nhận nhiệt độ sơi tương ứng với thể tích ngưng tụ thu được, từ số liệu xây dựng thành đường chưng cất ASTM Thiết bị phương pháp tiến hành Thực theo hướng dẫn tiêu chuẩn ASTM D 86 Sơ đồ hệ thống thiết bị: Hình 3-1: Hệ thống thiết bị chưng cất ASTM Cách tiến hành Bộ dụng cụ chưng cất phải rửa sạch, sấy khơ trước tiến hành thí nghiệm Đổ đầy nước vào bể ngưng tụ Đong 100ml mẫu thí nghiệm cho vào bình chưng cất, ý nghiêng bình Trang 14 PHỤ LỤC 3: CHỈ TIÊU CHẤT LƯỢNG CỦA NHIÊN LIỆU NHŨ TƯƠNG (PHƯƠNG PHÁP VÀ KẾT QUẢ) cất để ống nhánh lên phía đổ vào sản phẩm không lọt vào ống nhánh đậy miệng bình nút có cắm nhiệt kế, cho mép bầu thủy ngân ngang với bầu mép ống hứng (hình vẽ) Lắp dụng cụ hình vẽ Dưới đáy bình chưng lót miếng đêm sứ Chú ý làm kín khe hở nút Lấy bơng gịn đậy lên miệng ống hứng để tránh sản phẩm bốc hao hụt Phải đảm bảo chế độ làm lạnh chưng cất sản phẩm Đối với xăng ôtô, nhiệt độ nước bể làm lạnh giữ từ 0-5 0C (bằng cách dùng hệ nước + nước đá) Bật phận đun nóng bình chưng cất, điều chỉnh điều chỉnh tốc độ đun cho bắt đầu đun đến hứng giọt 5-10 phút xăng ôtô Ghi lấy nhiệt độ giọt cất xuất hiện-điểm sôi đầu (Tđ) Sau đặt thành ống hứng sát vào đầu ống ngưng để sản phẩm cất chảy theo thành ống cho khỏi sóng sánh Tiếp tục cất ghi kết nhiệt độ tương ứng với thể tích ngưng tụ 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90 95ml Chú ý điều chỉnh tốc độ đun nóng đặc biệt để đạt tốc độ chưng cất 4-5 ml/phút (2 giọt/giây) Tiếp tục đun, nhiệt độ tăng giảm bình cất cịn sản phẩm Ghi lấy nhiệt độ cao q trình cất-Điểm sơi cuối (Tc), thể tích tổng hứng được-phần ngưng tụ (Vng) Chưng cất xong, tắt phận đun nóng, để nguội, tháo dụng cụ Đổ phần cặn bình cịn lại vào ống đong 5ml, ghi lấy thể tích phần cặn (Vc) Kết tính tốn Thơng thường tổng thể tích hứng phần cặn không với 100ml vơ lúc ban đầu Người ta gọi thể tích phần mát, Vm, Vm = 100 (Vng+ Vc) Từ kết thu được, ta dựng đường chưng cất ASTM hiệu chỉnh phần mát Trang 15 PHỤ LỤC 3: CHỈ TIÊU CHẤT LƯỢNG CỦA NHIÊN LIỆU NHŨ TƯƠNG (PHƯƠNG PHÁP VÀ KẾT QUẢ) 3.1.2 ĐO TỶ TRỌNG (ASTM D 1298) Nguyên tắc Tỷ trọng tỉ số khối lượng riêng chất so với khối lượng riêng nước nguyên chất nhiệt độ xác định Trong thực tế tỷ trọng quy điều kiện tiêu chuẩn, tùy theo nước mà tỷ trọng sử dụng là: d204 (ápdụng Việt Nam), d154 hay spgr 600F/600 F Có thể xác định tỷ trọng kế (phù kế – hydrometer), bình đo tỷ trọng (picnometer) Theo tiêu chuẩn ASTM D 1289, áp dụng cho dầu thơ sản phẩm dầu khí dạng lỏng, tỷ trọng xác định tỷ trọng kế thủy tinh Phương pháp xác định dựa nguyên tắc sức đẩy Archimede Thiết bị phương pháp thực Hình 3-2: Dụng cụ đo tỷ trọng Cách thực  Cân picnometer rỗng, làm khơ sạch, với độ sác 0.0002g Ta m1  Dùng pipet cho nước cất vào đến vào miệng picnometer cân Đậy nút mao quản dùng giấy lọc lau khô phần nước dư tràn phía ngồi Rồi đem cân xác đến 0.0002g Ta m  Xác định nhiệt độ mẫu nước cất  Đổ bỏ nước làm khô picnometer  Dùng pipet lấy mẫu sản phẩm dầu mỏ cho vào picnometer Tránh làm rớt mẫu lên thành picnometer Đậy nút mao quản dùng giấy lọc thấm khơ phần dầu dư tràn qua nút Cân xác đến 0.0002g Ta m3 Trang 16 PHỤ LỤC 3: CHỈ TIÊU CHẤT LƯỢNG CỦA NHIÊN LIỆU NHŨ TƯƠNG (PHƯƠNG PHÁP VÀ KẾT QUẢ)  Xác định nhiệt độ mẫu dầu  Rửa làm khô picnometer Kết tính tốn Tỉ trọng đo mẫu dầu xác định đo picnometer nhiệt độ phòng tính theo cơng thức ' d= m m m m Từ tỉ trọng d’ suy tỷ trọng chuẩn d420 3.1.3 ĐỘ NHỚT ĐỘNG HỌC (ASTM 445) Xác định độ nhớt động học sản phẩm dầu mỏ đục theo tiêu chuẩn ASTM D 445 Đo thời gian để thể tích chất lỏng xác định chảy qua mao quản thủy tinh tác dụng trọng lực, kết hợp với số nhớt kế tính độ nhớt động học Phương pháp thực Bật máy giữ nguyên nhệt độ bể điều nhiệt nhiệt độ yêu cầu thí nghiệm 40 0C Chuẩn bị nhớt kế phải sạch, khơ, có đường kính mao quản thích hợp với sản phẩm dầu nhờn có thời gian chảy 200 giây (size 150 300) Nạp ml mẫu dầu Để nhớt kế nạp mẫu vào bể điều nhiệt 30 phút để đảm bảo đạt đến nhiệt độ cần xác định độ nhớt Dùng bóp cao su tạo lực hút cho mực chất lỏng mao quản lên cao mực đánh dấu thứ khoảng 5mm Để chất lỏng chảy tự dùng đồng hồ bấm giây xác định thời gian chất lỏng chảy từ mực đánh dấu thứ đến mực đánh dấu thứ hai Lặp lại trình Kết ghi nhận sai số lần đo ±0.2% Kết tính tốn Trang 17 PHỤ LỤC 3: CHỈ TIÊU CHẤT LƯỢNG CỦA NHIÊN LIỆU NHŨ TƯƠNG (PHƯƠNG PHÁP VÀ KẾT QUẢ) Tiến hành đo độ nhớt mẫu nhiệt độ 40oC Tính độ nhớt động học từ thời gian chảy t (giây) số nhớt kế C ( phụ thuộc vào nhớt kế sử dụng) theo công thức sau: V(cSt) = Cxt 3.1.4 ĐỘ ĂN MÒN MIẾNG ĐỒNG (ASTM D 130) Nguyên tắc Phương pháp thử nghiệm độ ăn mòn miếng đồng nhằm đánh giá mức độ ăn mòn sản phẩm dầu mỏ xăng, nhiên liệu nhàn lực, dầu diesel, dầu đốt, dầu nhờn… áp dụng cho sản phẩm có áp suất bão hịa khơng q 124kPa Thiết bị phương pháp tiến hành Thực theo hướng dẫn tiêu chuẩn ASTM D 130 Đối với diesel, thực 500C vòng  Chuẩn bị mẫu:  Mẫu cần bảo quản chai thủy tinh hay chai nhựa, khơng dùng bình tráng thiếc để chứa mẫu thực tế cho thấy chúng ảnh hưởng đến tính ăn mịn mẫu  Nạp mẫu: Cho 30ml mẫu tránh để mẫu tiếp xúc với ánh nắng mặt trời  Chuẩn bị miếng đồng:  Dùng giấy nhám silic cacbua 240 tẩy vết dơ mặt miếng đồng nhúng miếng đồng vào dung môi rửa iso octan  Lấy miếng đồng khỏi dung môi, dùng giấy lọc khơng tro lót tay để cầm miếng đồng đánh bóng Dùng giấy nhám silic cacbua 150, trước tiên đánh bóng đầu mút đến cạnh Chùi mạnh bơng gịn sau đánh bóng đầu mút đến cạnh Chùi mạnh bơng gịn sau cầm kẹp thép không gỉ, không cầm tay  Sau giữ chặt miếng đồng mâm kẹp để đánh bóng theo chiều dọc bề mặt cịn lại Sau đánh bóng, dùng miếng bơng gịn Trang 18 PHỤ LỤC 3: CHỈ TIÊU CHẤT LƯỢNG CỦA NHIÊN LIỆU NHŨ TƯƠNG (PHƯƠNG PHÁP VÀ KẾT QUẢ) chùi thật mạnh để làm bụi kim loại Khi miếng đồng sạch, nhúng vào mẫu chuẩn bị sẵn Đậy ống thử nghiệm nút có lỗ thông đặt chúng vào bể điều nhiệt Sau giờ, lấy ống nghiệm đổ từ từ mẫu miếng đồng vào cốc 150ml Dùng kẹp không gỉ lấy miếng đồng nhúng vào dung môi rửa Nhấc miếng đồng thấm khô giấy lọc Đặt miếng đồng vào ống thủy tinh dẹp, đậy miệng ống lại bơng gịn Quan sát so sánh trạng thái bề mặt miếng đồng với bảng phân cấp chuẩn Lưu ý quan sát, cầm miếng đồng bảng phân cấp chuẩn cho góc độ ánh sáng 45 0C 3.1.5 ĐIỂM VẨN ĐỤC VÀ ĐIỂM CHẢY Nguyên tắc Đo điểm vẩn đục nhiệt độ sản phẩm dạng bắt đầu bị đục, dấu hiệu hình thành vi tinh thể, trình làm lạnh sản phẩm, xác định theo tiêu chuẩn ASTM D 2500 Nếu tiếp tục hạ nhiệt độ sản phẩm, kích thước tinh thể tăng chúng kết tụ sản phẩm đông đặc dần Đến nhiệt độ trở đi, sản phẩm khơng chảy Và điểm chảy, theo định nghĩa nhiệt độ cao nhiệt 30C xác định theo tiêu chuẩn ASTM D 97 Thiết bị phương pháp đo Theo hướng dẫn tiêu chuẩn ASTM D 2500 ASTM D 97 Trang 19 PHỤ LỤC 3: CHỈ TIÊU CHẤT LƯỢNG CỦA NHIÊN LIỆU NHŨ TƯƠNG (PHƯƠNG PHÁP VÀ KẾT QUẢ) Hinh 3-3: Hệ thống đo điểm vẩn đục điểm chảy Phương pháp tiến hành  Xác định điểm vẩn đục: Dầu DO rót vào bình thí nghiệm vạch quy định Đặt bình vào ống bao ngồi, đặt bể làm lạnh để làm lạnh mẫu dần Đến nhiệt độ cao 150C so với nhiệt độ vẩn đục dự đốn giảm 10C lấy quan sát độ mẫu Khi thấy tượng đục hay mờ xuất đáy bình ghi nhận nhiệt độ điểm vẩn đục Xác định điểm chảy: Dầu rót vào bình thí nghiệm vạch quy định Sau sau đóng nút bình đặt nhệt kế cho bầu nhiệt kế ngập mẫu điểm bắt đầu mao quản nằm bề mặt mẫu 3mm Bắt đầu quan sát nhiệt độ cao điểm chảy dự đoán 15 0C Cứ 0C bình lấy quan sát chất lỏng không chảy giây bình đặt nằm ngang ghi nhận nhiệt độ đông đặc Điểm chảy nhiệt độ đơng đặc cộng thêm 0C Kết tính tốn Làm thí nghiệm lần chênh lệch hai lần không 0C điểm vẩn đục 0C điểm chảy 3.1.6 CẶN CACBON CONRADSON (ASTM 189) Nguyên tắc Phương pháp xác định hàm lượng cặn carbon conradson ASTM D 189 dùng Trang 20 PHỤ LỤC 3: CHỈ TIÊU CHẤT LƯỢNG CỦA NHIÊN LIỆU NHŨ TƯƠNG (PHƯƠNG PHÁP VÀ KẾT QUẢ) để xác định hàm lượng cặn than hình thành tiến hành đốt cháy mẫu dầu Phương pháp thường áp dụng cho sản phẩm tương đối khó bay Thiết bị cách thức tiến hành Thực hiên theo hướng dẫn tiêu chuẩn ASTM D 189 Hình 3-4: Thiết bị đo cặn cacbon Cách tiến hành  Cân khoảng 8g mẫu dầu với độ sác 5mg, cho vào chén sứ cân bì trước có sẵn hạt thuỷ tinh đường kính cỡ 2.5mm  Đặt chén mẫu chén chén sắt  San cát chén sắt đặt chén sắt vào trong, chén sắt  Đậy nắp chai chén sắt Nắp chén sắt đậy hờ phép tạo thành tự ngồi  Đặt tam giác mạ Ni-Cr lên kiềng, đặt cụm chén mẫu lên cho đáy chén sắt dựa lên tam giác mạ, đậy nắp chụp lên toàn  Dùng đèn khí cấp nhiệt với lửa cao mạnh cho thời kì bắt cháy 10 đến1.5 phút  Khi khói suất phía ống khói, nhanh chóng di chuyển nghiêng đèn cho lửa đèn khí thành chén đốt cháy  Vặn van ống dẫn khí đốt cho bắt cháy cách đặn với lửa ống khói khơng vượt q cầu bắt ngang sợi dây làm Trang 21 PHỤ LỤC 3: CHỈ TIÊU CHẤT LƯỢNG CỦA NHIÊN LIỆU NHŨ TƯƠNG (PHƯƠNG PHÁP VÀ KẾT QUẢ) mức Thời gian bốc cháy 13 ± phút Chú ý thời gian đốt cháy  Khi ngừng cháy quan sát khơng thấy lửa điều chỉnh lại đèn chốt giữ nhiệt để phần đáy chén sắt ngồi có màu đỏ tím, giữ phút Tổng thời gian nung nóng 30 ± phút  Lấy đèn đốt thiết bị nguội khơng cịn khói  Mở nắp chén sắt ngồi Dùng kẹp hơ nóng lấy chén sứ đặt carbon theo lượng mẫu ban đầu Kết tính tốn Tiến hành thí nghiệm lần Tính cặn carbon mẫu cặn chưng cất 10% theo phần trăm khối lượng 3.1.7 ĐIỂM CHỚP CHÁY CỐC KÍN (ASTM D 56) Nguyên tắc Phương pháp dùng cho chất lỏng có điểm chớp cháy < 93 0C, ngoại trừ bitume lỏng chất lỏng có khuynh hướng tạo thành màng bề mặt, xác định theo tiêu chuẩn ASTM D 56 Mẫu đặt thiết bị thí nghiệm với nắp đóng gia nhiệt tốc độ truyền nhiệt ổn định; lửa có kích thước tiêu chuẩn đưa vào cốc phạm vi qui định Điểm chớp cháy nhiệt độ thấp mà tác dụng ngon lửa thử, hỗn hợp nằm phía mẫu đủ để bắt lửa chớp cháy Cách thực  Mẫu thí nghiệm giữ nhiệt độ môi trường, đảm bảo mẫu giữ nhiệt độ thấp nhiệt độ chớp cháy dự đốn 110C  Đong 50ml mẫu cho vào cốc Tránh làm ướt phần cốc phía mực chất lỏng cuối Phá vỡ bọt khí bề mặt mẫu Lau bề mặt bên nắp khăn giấy  Gắn nắp nhiệt kế vào vị trí  Thắp lửa thử điều chỉnh kích thước với kích thước hạt gắn nắp Vận hành cấu nắp để hướng lửa thử vào Trang 22 PHỤ LỤC 3: CHỈ TIÊU CHẤT LƯỢNG CỦA NHIÊN LIỆU NHŨ TƯƠNG (PHƯƠNG PHÁP VÀ KẾT QUẢ) không gian nước cốc nhanh chóng đóng lại  Điều chỉnh nhiệt độ cung cấp để đạt tốc độ 0C /phút  Khi nhiệt độ mẫu cốc thử thấp 0C so với nhiệt độ chớp cháy dự đốn bật lửa thử lặp lại việc thử sau lần tăng nhiệt độ lên 10C  Quan sát việc cung cấp lửa thử gây bắt lửa rõ ràng bên cốc, nhiệt độ quan sát ghi nhận mẫu lúc nhiệt độ chớp cháy  Ngưng thí nghiệm tắt nguồn nhiệt Nâng nắp lên lau chỗ bẩn  Lấy cốc đựng mẫu ra, đổ mẫu lau khơ Kết tính tốn Tiến hành thí nghiệm hai lần Chênh lệch hai lần đo không 10C Ghi nhận áp suất thí nghiệm để hiệu chỉnh kết Đối với 25mm Hg giảm áp suất thí nghiệm để hiệu chỉnh kết Đối với 25mm Hg giảm áp so với 760mm Hg làm tăng điểm chớp cháy lên 0.9 0C ngược lại Làm tròn giá trị sau hiệu chỉnh Trang 23 PHỤ LỤC 3: CHỈ TIÊU CHẤT LƯỢNG CỦA NHIÊN LIỆU NHŨ TƯƠNG (PHƯƠNG PHÁP VÀ KẾT QUẢ) 3.2 KẾT QUẢ Xem kết ( bảng III-7, chương III) kết đính kèm trang Trang 24 PHỤ LỤC 4: BÀI BÁO PHỤ LỤC 4: BÀI BÁO (Xem báo đính kèm trang tiếp theo) Trang 25 ... tử chất nhũ hóa, mà chúng có tác dụng nhũ hóa nhũ tương nhũ tương Một tổng quát nói chất hoạt tính bề mặt ưa nước bảo vệ tốt nhũ tương nghịch, chất hoạt động bề mặt ưa dầu bảo vệ tốt nhũ tương. .. sức căng bề mặt chất hoạt động bề mặt với pha dầu lớn sức căng bề mặt chất hoạt động bề mặt với pha nước, lực bên mạng lưới tương ứng trường hợp có xu hướng làm cong bề mặt pha dầu, pha dầu trở... Tính chất hệ bọt 19 2.6 PHÂN LOẠI CHẤT HOẠT ĐỘNG BỀ MẶT 19 2.6.1 Chất hoạt động bề mặt Anion .20 2.6.2 Chất hoạt động bề mặt Cation 20 2.6.3 Chất hoạt động bề mặt lưỡng