d. R ử a và s ấ y d ầ u
2.6PHÂN TÍCH CHẤT LƯỢNG SẢN PHẨM BIODIESEL 1 Phương pháp phổ hấp thụ hồng ngoại IR
- Nguyên tắc: Phổ hấp thụ hồng ngoại là một phương pháp xác ựịnh nhanh và khá chắnh xác cấu trúc sản phẩm. Phương pháp này dựa trên nguyên tắc, khi chiếu một chùm tia ựơn sắc có bước sóng nằm trong vùng hồng ngoại 400 Ờ 4000 cm-1 qua chất cần phân tắch, thì một phần năng lượng của tia sáng bị hấp thụ và giảm cường ựộ tia tới. Sự hấp thụ tuân theo ựịnh luật Lambert - Beer: D = lg( Io/I ) = k.C.d
Trong ựó:
D: Mật ựộ quang.
Io, I: Cường ựộ ánh sáng trước và sau khi ra khỏi chất phân tắch. C: Nồng ựộ chất phân tắch, mol/l.
d: độ dày của lớp chất hấp phụ, cm. k: Hệ số hấp phụ.
Phân tử hấp thụ năng lượng sẽ thực hiện các dao ựộng (xê dịch các hạt nhân nguyên tử xung quanh vị trắ cân bằng), làm giảm ựộ dài liên kết các phân tử và các góc hoá trị sẽ thay ựổi một cách tuần hoàn. đường cong biểu thị sự phụ thuộc ựộ truyền quang vào bước sóng là phổ hồng ngoại của mẫu phân tắch. Mỗi nhóm chức hoặc liên kết có một tần sốựặc trưng bằng các pic trên phổ hồng ngoại. Như vậy căn cứ vào các tần số ựặc trưng này có thể xác ựịnh ựược liên kết giữa các nguyên tử hoặc nhóm nguyên tử, từ ựó xác ựịnh ựược cấu trúc ựặc trưng của chất cần phân tắch.
- Thực nghiệm: Sản phẩm biodiesel ựược ựo trên máy hồng ngoại Spectrum RX FT-IR system của Perkin Elmer, tại phòng thắ nghiệm Lọc hóa dầu và Vật liệu xúc tác, đại học Bách Khoa Hà Nội.
2.6.2. Phương pháp sắc ký khắ khối phổ (GC - MS)
Phương pháp này dùng ựể xác ựịnh thành phần các metyl este có trong sản phẩm.
* Phương pháp sắc ký:
Khi dòng khắ mang ựưa hỗn hợp các chất ựi qua một chất hấp phụ, do tác dụng của dòng khắ mang ựó, các chất trong hỗn hợp sẽ chuyển ựộng với các vận tốc khác nhau, tùy thuộc vào khả năng hấp phụ của chất hấp phụ với chất phân tắch hay tùy thuộc vào ái lực của chất phân tắch với cột tách. Khả năng hấp phụ của chất hấp phụ với chất phân tắch ựược ựặc trưng bằng thông số thời gian lưu. Trong cùng một chế ựộ sắc ký thì các chất khác nhau sẽ có thời gian lưu khác nhau. Chất nào bị hấp phụ mạnh thì thời gian lưu dài và ngược lại, chất nào hấp phụ yếu thì có thời gian lưu ngắn. Người ta có thểựưa chất chuẩn vào mẫu phân tắch và ghi lại các pic chuẩn ựể so sánh với các chất trong mẫu phân tắch (trong hỗn hợp sản phẩm thu ựược). Trong phân tắch ựịnh tắnh, người ta tiến hành so sánh các kết quả thu ựược với các bảng số liệu trong sổ tay hoặc so sánh với thời gian lưu của mẫu chuẩn ựược làm ở cùng một ựiều kiện. Trong phân tắch ựịnh lượng, người ta tiến hành xác ựịnh lượng mỗi chất dựa vào việc ựo các thông số của các pic sắc ký như chiều cao của các pic, ựộ rộng pic, diện tắch pic của các chất ựó, do các thông số này về nguyên tắc sẽ tỷ lệ với nồng ựộ của chúng trong hỗn hợp.
* Phương pháp phổ khối lượng:
Phương pháp phổ khối lượng là phương pháp xác ựịnh các chất bằng cách ựo chắnh xác khối lượng phân tử chất ựó. Chất nghiên cứu trước tiên ựược chuyển thành trạng thái hơi, sau ựó ựược chuyển thành ion bằng phương pháp thắch hợp. Các chùm ion hóa ựược tạo thành có khối lượng khác nhau sẽ ựược tăng tốc nhờ ựiện thế và bay vào từ trường của bộ phận phân tắch, ựược phân ly thành các phần có tỷ số m/e khác nhau (m: khối lượng, e: ựiện tắch). Trên khối phổựồ ta thu ựược các tắn hiệu ứng với từng tỷ số m/e khác nhau.
* Liên hợp sắc ký khắ khối phổ:
Các cấu tử sau khi tách khỏi cột sắc ký sẽ lần lượt ựược ựưa vào nguồn ion của máy khối phổ. Tại ựó, chúng ựược phân mảnh và ựược tách khối nhờ một từ trường rồi ựi vào bộ phận chuyển thành tắn hiệu ựiện. ứng với mỗi một pic trên sắc ký ựồ sẽ nhận ựược một khối phổựồ riêng biệt.
* Thực nghiệm:
Sản phẩm biodiesel từ mỡ cá ựược phân tắch tại Viện Hóa học- Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam, bằng máy sắc ký khắ GC 6890 MS5898 cột mao quản HT-5MS, chiều dài 30x0.25ộmx0,25ộm, nhiệt ựộ detector là 290oC, tốc ựộ dòng 1,5 ml/phút, khắ mang là Heli (He), chất pha loãng là n- hexan.
Chương trình nhiệt ựộ: tăng nhiệt ựộ từ 45oC lên 290oC, giữ nhiệt ựộ 45oC trong 5 phút, sau ựó tăng nhiệt ựộ với tốc ựộ 50o/phút ựến nhiệt ựộ 290oC và giữở nhiệt ựộ này trong 10 phút.
Sản phẩm biodiesel từ dầu thải ựược phân tắch tại Trung tâm Công nghệ và Xử lý Môi trường, bằng máy sắc ký khắ GC 6890N Ờ MS5975 cột mao quản DT-5MS, chiều dài 30x0.25ộmx0,25ộm, nhiệt ựộ detector là 280oC, tốc ựộ dòng 1,2 ml/phút, khắ mang là Heli (He), chất pha loãng là n-hexan.
Chương trình nhiệt ựộ: tăng nhiệt ựộ từ 40oC lên 280oC theo chương trình: giữ nhiệt ựộ 40oC trong 5 phút, sau ựó tăng nhiệt ựộ với tốc ựộ 8o/phút ựến nhiệt ựộ 290oC và giữở nhiệt ựộ này trong 10 phút.
2.6.3 Phân tắch các chỉ tiêu chất lượng của nhiên liệu biodiesel * Xác ựịnh nhiệt ựộ chớp cháy cốc kắn (ASTM D 93)
Nhiệt ựộ chớp cháy là nhiệt ựộ thấp nhất mà tại ựó, khi phân ựoạn dầu mỏựược ựốt nóng, hơi hydrocacbon sẽ thoát ra tạo với không khắ xung quanh một hỗn hợp mà nếu ựưa ngọn lửa ựến gần chúng sẽ bùng cháy rồi phụt tắt như một tia chớp.
Việc xác ựịnh nhiệt ựộ chớp cháy có ý nghĩa rất quan trọng trong việc tồn chứa và bảo quản nhiên liệu.
- Nguyên tắc xác ựịnh:
Mẫu ựược ựun nóng trong cốc kắn với tốc ựộ gia nhiệt chậm ựều và khuấy liên tục. Khi nhiệt ựộựã gần ựến nhiệt ựộ chớp cháy chuẩn thì ta mở lỗ trên nắp và ựưa ngọn lửa nhỏ qua mặt cốc với khoảng thời gian nhất ựịnh ựồng thời ngừng khuấy. điểm chớp cháy là nhiệt ựộ thấp nhất mà tại ựó hỗn hợp hơi của mẫu và không khắ trên bề mặt mẫu khi tiếp xúc với mồi lửa sẽ bật cháy rồi tắt ngay.
- Tiến hành:
Các thiết bị phải ựược rửa sạch và sấy khô trước khi tiến hành thắ nghiệm. đổ mẫu vào cốc ựến ựúng vạch quy ựịnh. đậy nắp và ựặt cốc vào máy, lắp nhiệt kế. Khi gần ựến thời ựiểm thử thì ta châm ngọn lửa thử và ựiều chỉnh nó sao cho dạng ngọn lửa gần với hình cầu có ựường kắnh 4 mm. Sử dụng ngọn lửa bằng cách vặn bộ phận trên nắp ựể ựiều khiển cửa sổ và que ựốt, sao cho ngọn lửa ựược quét qua hỗn hợp hơi trên mặt cốc trong 0,5 giây, ựể ở vị trắ ựó một vài giây rồi nhanh chóng nhấc lên vị trắ cao hơn ựồng thời ngừng khuấy.
Chế ựộ cấp nhiệt và tốc ựộ gia nhiệt: cấp nhiệt ngay từ ựầu với tốc ựộ tăng nhiệt ựộ của mẫu từ 5 Ờ 6oC/ phút ở nhiệt ựộ thấp hơn ựiểm chớp lửa dự
ựoán là 15 - 25oC, ựồng thời cho máy khuấy có tốc ựộ 90 - 120 vòng/phút. Tiến hành châm lửa thử khi nhiệt ựộ thử cách nhiệt ựộ chớp cháy dự ựoán khoảng 17 Ờ 28oC. Nếu nhiệt ựộ chớp cháy của sản phẩm dưới 110oC thì cứ tăng thêm 1oC lại tiến hành châm lửa một lần. Nếu nhiệt ựộ chớp cháy của sản phẩm trên 110oC thì cứ
tăng 2oC lại tiến hành châm lửa một lần.
điểm chớp lửa ựược hiệu chỉnh: (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
FP = C + 0,25.(101,3 - P) nếu áp suất ựo theo ựơn vị kPa. FP = C + 0,033.(760 - P) nếu áp suất ựo theo ựơn vị mmHg.
* Xác ựịnh trị số xetan (ASTM D 613)
- Nguyên tắc ựo trị số xetan:
Việc xác ựịnh trị số xetan ựược tiến hành trên một ựộng cơ thử nghiệm tiêu chuẩn, hoạt ựộng dưới các ựiều kiện xác ựịnh. Nhưng phương pháp này tốn nhiều thời gian và chi phắ nên người ta không ựo mà tắnh toán trị số xetan (ASTM D 976, hoặc D 4737). Trị số xetan ựược tắnh toán thông qua tỷ trọng và khoảng nhiệt ựộ sôi của nhiên liệu:
CI975 = 454,74 Ờ 1641,416.D + 774,74.D2 Ờ 0,554.B + 97,803.(logB)2. Trong ựó :
D: là tỷ trọng của nhiên liệu tại 15oC xác ựịnh theo ASTM D 1298.