I. Kết quả nghiên cứu điều chế biodiesel từ dầu cao su trên xúc tác
1. Kết quả tổng hợp Zeolite Y
Sau khi tổng hợp, mẫu zeolit tổng hợp (M) đ−ợc đặc tr−ng bằng ph−ơng pháp phổ nhiễu xạ Rơnghen và so sánh với mẫu zeolit Y chuẩn (MC) thể hiện ở hình 3.1.
Hình 3.1: phổ nhiễu xạ Rơnghen của mẫu tổng hợp và mẫu chuẩn
Trên giản đồ XRD của mẫu tổng hợp, các cực đại nhiễu xạ đặc tr−ng cho dạng tinh thể Zeolite faujazit xuất hiện với c−ờng độ rất mạnh. Đặc biệt, các nhóm pic điển hình, đặc tr−ng cho cấu trúc zeolite Y tại các giá trị 2θ = 6.22, d = 14.17; 2θ = 15.64, d = 5.67; 2θ = 23.62, d = 3.67; 2θ = 27.02, d = 3.29; 2θ = 31.36, d = 2.85 xuất hiện rất đầy đủ trên giản đồ XRD có c−ờng độ mạnh, chứng tỏ sản phẩm tổng hợp mang cấu trúc đặc tr−ng của Zeolite Y, có độ tinh thể cao. Đồng thời ở mẫu tổng hợp ( M ), c−ờng độ các pic này mạnh t−ơng đ−ơng với c−ờng độ các pic đặc tr−ng của mẫu chuẩn ( MC ), trên giản đồ hầu nh− không xuất hiện các pic lạ, chứng tỏ độ tinh khiết của mẫu cao.
Kết quả X-Ray xác nhận mẫu tổng hợp có pha tinh thể chủ yếu là zeolit Y, hằng số mạng l−ới theo số liệu trong th− viện phổ trên máy là a0 = 24.45 A0. Sản phẩm tổng hợp còn đựợc đặc tr−ng bằng phổ hấp thụ hồng ngoại (IR). hình 3.2 trình bày phổ hồng ngoại của các mẫu tổng hợp (M) và mẫu chuẩn ( MC )
(a)
(b)
Hình 3.2: Phổ hồng ngoại của mẫu zeolit Y chuẩn (a) và zeolit Y tổng hợp (b)
Trên phổ IR của mẫu Zeolite Y tổng hợp cho thấy sự có mặt đầy đủ của các đám phổ đặc tr−ng cho cấu trúc tinh thể Zeolite Y, trong đó đám phổ vùng tần số 574.0 cm-1 thể hiện dao động liên kết ngoài tứ diện TO4 của vòng kép 6
cạnh đặc tr−ng cho hàm l−ợng pha tinh thể xuất hiện rõ nét với c−ờng độ mạnh. Ngoài ra, các đám phổ đặc tr−ng cho dao động hóa trị đối xứng và bất đối tại 720-820 cm-1 cũng xuất hiện trên phổ đồ. Kết quả IR của mẫu M và mẫu chuẩn MC trên hình 10 còn cho thấy các đám phổ đặc tr−ng cho pha tinh thể Zeolite Y trong vùng 500-650 Cm-1 và 420-500 Cm-1 có c−ờng độ, diện tích gần t−ơng đ−ơng nhau, nh− vậy kết quả IR khá trùng lặp với kết quả phân tích nhiễu xạ tia X ở trên.
Để đánh giá đặc tr−ng hình thái tinh thể của mẫu tổng hợp chúng tôi đã tiến hành chụp SEM. Kết quả thể hiện nh− hình 3.3.
Hình 3.3: ảnh hiển vi điện tử quét của mẫu Zeolite Y tổng hợp
Trên hình 3.3 có thể thấy rõ đặc tr−ng hình thái của tinh thể của mẫu tổng hợp có dạng hình lập ph−ơng rất đồng đều và hoàn toàn phù hợp với số liệu tinh thể học XRD đã đ−a ra ở trên.
Nh− vậy: Qua các kết quả thu đ−ợc nh− trên ta có thể khẳng định rằng mẫu tổng hợp đ−ợc là mẫu Zeolite Y.
Nguyên nhân tạo nên tính chất xúc tác tốt của xúc tác superaxit rắn bắt nguồn từ các tâm hoạt tính là các tâm axit Bronsted và Lewis. Để nghiên cứu sự biến đổi tính chất axit của zeolit tr−ớc và sau khi tẩm amoni sufat, mẫu xúc
tác đã đ−ợc đặc tr−ng bằng ph−ơng pháp nhả hấp phụ NH3 theo ch−ơng trình nhiệt độ (TPD - NH3). Kết quả hấp phụ TPD - NH3 trên mẫu xúc tác đ−ợc thể hiện trên hình 3.4a và 3.4b.
Hình a. TPD-NH3 của zeolit Y Hình b. TPD-NH3 của mẫu SO42-/zeolit Y
Hình 3.4. TPD-NH3 của zeolit Y tr−ớc và sau khi tẩm (NH4)2SO4
Từ kết quả hình (a,b) nhận thấy, tr−ớc khi tẩm, mẫu zeolite chỉ xuất hiện hai tâm cơ bản là tâm acid yếu, pic ứng với nhiệt độ giải hấp khoảng 250oC và tâm axit trung bình, pic ứng với nhiệt độ giải hấp khoảng 4500C . Sau khi tẩm tẩm (NH4)2SO4 2M, ngoài các tâm axit yếu và trung bình còn xuất hiện các tâm axit mạnh, pic ứng với nhiệt độ giải hấp ở 500oC có c−ờng độ mạnh. Đây là những trung tâm hoạt động cho phản ứng este hóa dầu thực vật.
2. Khảo sát các yếu tố ảnh h−ởng và tìm điều kiện tối −u cho phản ứng tổng hợp biodiesel từ dầu cao su trên xúc tác SO42-/Zeolite Y.