MỤC LỤC
Chỉ số axit là số mg KOH cần dùng để trung hòa hết lượng axit có trong 1g dầu, mỡ. - Nguyên tắc: Hòa tan mẫu thử trong dung môi thích hợp, và tiến hành chuẩn độ axit – bazơ để xác định lượng axit béo tự do bằng dung dịch KOH trong etanol, chất chỉ thị màu là phenolphtalein. Mỗi mẫu được xác định 3 lần, kết quả cuối cùng là trung bình cộng của ba lần chuẩn.
Kết quả chỉ số iốt là giá trị trung bình của hai lần đo, chênh lệch giữa hai lần đo không quá 0,5.
Khi phù kế hoàn toàn ở trạng thái cân bằng mà nhiệt độ của mẫu thí nghiệm chỉ dao động 0,5oC thì ta đọc kết quả theo mép tiếp xúc giữa mặt chất lỏng và thang chia độ của phù kế. Đọc nhiệt độ chính xác đến 0,5oC trước và sau khi đọc vạch chia trên phù kế. Trung bình cộng của hai giá trị trên được coi là nhiệt độ của phép đo.
Trong khi dùng dầu ăn chiên thức ăn bị cháy đen trong môi trường sẽ tạo cặn cacbon trong dầu. Còn mỡ cá thì trong quá trình chế biến cũng bị lẫn nhiều cặn bẩn. - Nguyên tắc: Cân một khối lượng mẫu xác định đặt trong một lò nung kim loại và nung để phân hủy hết phần cất.
Hàm lượng cặn là phần trăm lượng cặn so với khối lượng mẫu ban đầu.
Tác nhân trung hòa thường dùng các loại kiềm như NaOH, KOH,…hoặc các loại muối kiềm như Na2CO3… Mỗi tác nhân đều có ưu, nhược điểm riêng, nên cần phải khảo sát và lựa chọn tác nhân phù hợp. Hiệu quả của quá trình trung hòa được đánh giá bằng chỉ số axit của dầu, mỡ sau khi trung hòa. Phản ứng này làm tổn hao dầu mỡ, nên trong quá trình trung hòa dầu, mỡ bằng kiềm thì nhiệt độ, nồng độ của dung dịch kiềm phải thích hợp để hạn chế phản ứng này xảy ra.
Để tiến hành trung hòa trước hết phải xác định chỉ số axit của dầu thô, từ đó chọn nồng độ dung dịch kiềm thích hợp và tính được lượng kiềm vừa đủ để tác dụng với lượng axit béo tự do có trong dầu thải. Khi đun nóng đến 60oC thì CO2 sinh ra trong quá trình phản ứng sẽ sục lên, tạo điều kiện tiếp xúc tốt giữa axit béo tự do và tác nhân trung hòa làm cho quá trình trung hòa được thuận lợi. Tuy nhiên, cũng do hiện tượng sục CO2 làm hạt xà phòng nổi lên mặt thoáng của dầu đem trung hòa từ đó gây khó khăn cho quá trình lắng tách các cặn xà phòng ra khỏi dầu sau khi trung hòa.
Tốc độ khuấy rất quan trọng, nó làm cho kiềm phân tán tốt trong dầu mỡ, tạo điều kiện cho kiềm tiếp xúc với axit béo tự do để tạo cặn xà phòng. Nếu khuấy chậm phản ứng sẽ không hoàn toàn, tuy nhiên nếu khuấy quá nhanh thì cặn xà phòng bị vỡ thành những hạt nhỏ lơ lửng gây khó khăn cho việc lắng cặn. Sau khi trung hòa, ta tiến hành rửa lại bằng nước nóng nhằm loại bỏ hoàn toàn xà phòng và kiềm dư còn lại.
Sau khi rửa, lắng và tách nước xong, trong dầu vẫn còn một ít nước dưới dạng hạt phân tán nhỏ, do đó cần phải sấy để tách nước. Sấy dầu trong chân không sẽ cho chất lượng dầu cao hơn vì tránh dầu bị phân hủy và oxy hóa. - Sau đó đem dầu đi sấy ở 120oC trong 1h để đuổi hết nước và các chất bay hơi trong dầu.
Đồng thời cũng hòa tan Na2SiO3.9H2O vào nước (có gia nhiệt nhẹ và khuấy trộn để có thể hòa tan hoàn toàn vì Na2SiO3.9H2O rất ít tan ở nhiệt độ thường). Tiến hành tạo kết tủa MgSiO3: rót từ từ dung dịch MgCl2 vào dung dịch Na2SiO3 và khuấy nhẹ nhàng. Xúc tác MgSiO3 sau khi được điều chế có độ bền cơ, bền nhiệt tốt nên không cần cho thêm chất kết dính.
Thời gian nung là 3h, để nguội trong tủ nung và cho vào bình hút ẩm bảo quản, sử dụng. Hệ thức Vulf–Bragg là phương trình cơ bản cho nghiên cứu cấu tạo mạng tinh thể. Dựa vào các cực đại nhiễu xạ trên giản đồ Rơnghen sẽ tìm ra góc 2θ, từ đó suy ra giá trị d theo hệ thức Vulf–Bragg.
So sánh giá trị d vừa tìm được với giá trị d chuẩn sẽ xác định được thành phần cấu trúc mạng tinh thể của chất cần phân tích. Trong đó: A, B tương ứng với cường độ pic đặc trưng của mẫu nghiên cứu và mẫu chuẩn. Trong đó: C, D là phần trăm cường độ pic đặc trưng cho tinh thể cần xác định và tổng phần trăm cường độ pic đặc trưng cho tất cả các tinh thể có mặt trong mẫu do máy nhiễu xạ xác định.
Phổ nhiễu xạ Rơnghen XRD của mẫu nghiên cứu được ghi trên máy PCM–Bruker D8 (Đức) tại khoa Hóa học, Đại học Khoa học tự nhiên, Đại học Quốc Gia Hà Nội, ống phát tia Rơnghen bằng Cu (α), bước sóng Kα.
+ Cách xác định: mẫu thử được lèn ép chặt trong khuôn ép mẫu hình lăng trụ kích thước 10x10x15 mm (nhờ sử dụng máy dằn ép). Đặt mẫu thử trên mặt, cho máy chạy từ từ để mặt ép trên tiếp xúc toàn bộ mẫu thử, sau đó tăng tải trọng ép đều, liên tục cho đến khi mẫu thử bị phá hủy hoàn toàn. Máy này có thể điều chỉnh được tốc độ khuấy và nhiệt độ, có rơle ngắt nhiệt nên có thể giữ nhiệt độ, cũng như tốc độ khuấy ổn định.
Bình ba cổ có một cổ cắm nhiệt kế để theo dừi nhiệt độ, một cổ cắm sinh hàn để hơi metanol bay lờn ngưng tụ trở lại thiết bị phản ứng, một cổ để nạp xúc tác, metanol, dầu nguyên liệu vào cho phản ứng, sau khi nạp xong nguyên liệu phải đậy kín cổ này lại để tránh hơi metanol bay ra ngoài. Sau khi lắp sơ đồ thiết bị xong, cân chính xác lượng xúc tác cần thiết cho vào bình phản ứng; dùng ống đong đong 50 ml metanol cho thêm vào bình. Sau khi phản ứng thực hiện xong, tiến hành chưng thu hồi metanol dư ở nhiệt độ trên 70oC (do nhiệt độ sôi của metanol là 64,7oC) trong khoảng thời gian hơn một giờ, sau đó tháo thiết bị phản ứng.
Trong quá trình tiến hành phản ứng cần lưu ý rằng, metanol là một hóa chất rất độc hại, dễ bay hơi, và dễ bốc cháy (nhiệt độ chớp cháy 10oC), nên quá trình thao tác với metanol trong quá trình làm thí nghiệm phải hết sức cẩn thận. Khi lấy metanol phải đeo khẩu trang phòng độc, khi rót metanol vào bình phản ứng phải dùng phễu để tránh rơi vãi, gây độc hại và nguy cơ cháy. Hỗn hợp sản phẩm sau khi đã tách xúc tác, được cho vào phễu chiết dung tích 500 ml, để hỗn hợp lắng trong bình chiết càng lâu càng tốt, nhưng thực tế thời gian lắng khoảng 6 – 8 giờ.
Tiến hành khuấy trộn nhẹ khoảng 15 phút, sau đó hỗn hợp cho vào bình chiết 500 ml để lắng cho đến khi phõn tỏch thành hai pha rừ ràng. Sau khi chưng được khoảng 30 phút thì cho vào một lượng nhỏ chất hút ẩm silicagen để tách hoàn toàn nước ra khỏi sản phẩm. Nếu trong sản phẩm còn chứa nhiều triglyxerit chưa phản ứng thì chúng ta có thể tiến hành chưng cất phân đoạn hỗn hợp sản phẩm sau phản ứng để lần lượt thu được metanol, glyxerin, biodiesel, triglyxerit tinh khiết mà không cần phải tiến hành rửa sản phẩm.
Glyxerin là sản phẩm phụ của phản ứng, nhưng chúng tạo thành với lượng lớn và có giá trị kinh tế cao, nên việc thu hồi glyxerin là rất cần thiết. Sau khi tách pha giàu glyxerin ở dưới còn lẫn ít metanol, xà phòng,..nên tiến hành rửa bằng nước cất nóng 700C để tách xà phòng tạo thành trong quá trình phản ứng và một lượng rất nhỏ metanol. Sau khi rửa, cho hỗn hợp glyxerin có lẫn nước vào bình chưng và chưng ở nhiệt độ 1200C trong 30 phút để tách hoàn toàn nước, ta thu được sản phẩm glyxerin tương đối tinh khiết.
+ Hệ số 3 xuất hiện trong phương trình vì mỗi phân tử glyxerit tạo ra 3 phân tử metyl este. - Thực nghiệm: Sản phẩm biodiesel được đo trên máy hồng ngoại Spectrum RX FT-IR system của Perkin Elmer, tại phòng thí nghiệm Lọc hóa dầu và Vật liệu xúc tác, Đại học Bách Khoa Hà Nội.
Chương trình nhiệt độ: tăng nhiệt độ từ 40oC lên 280oC theo chương trình: giữ nhiệt độ 40oC trong 5 phút, sau đó tăng nhiệt độ với tốc độ 8o/phút đến nhiệt độ 290oC và giữ ở nhiệt độ này trong 10 phút.