3.3.1.GC - MS
Biodiesel thành phẩm được đem đi xác định thành phần, qua kết quả chạy phổ GC ta có số liệu cụ thể và phổ của biodiesel như dưới đây.
Hình 3.11: Phổ GCMS phổ thành phần biodiesel sản phẩm
Sau khi sản phẩm biodiesel được mang đi phân tích GC, ta có thành phần và hàm lượng như bảng 3.13 dưới đây.
Bảng 3.13: Thành phần biodiesel
STT Rt Tên chất Hàm lượng Mass Độ tương hợp khối
phổ 1 19.847 Myristic acid 0.683 228 928 2 23.992 Palmitic acid 35.17 256 905 3 27.158 Linoleic acid 8.601 280 905 4 27.299 Oleic acid 39.89 282 937 5 27.717 Stearic acid 3.745 284 912
55
Kết quả GC của mẫu biodiesel từ dầu thải cho kết quả gồm 5 peak. Thành phần của biodiesel chủ yếu là metyl este của các acid béo gồm Myristic acid chiếm 0,683 %, Palmitic acid chiếm 35,17 %, Linoleic acid chiếm 8,601 %, Oleic acid chiếm 39,89 % và Stearic acid chiếm 3.745 %. Vậy biodiesel có thành phần và phổ gần giống với biodiesel B100.
3.3.2. Phổ IR
Kết quả quét phổ hồng ngoại IR được thể hiện qua hình dưới đây.
56
Hình 3.13 Hình ảnh phổ IR của nguyên liệu đã qua xử lý
Phổ IR của nguyên liệu và sản phẩm B.O có mô hình tương tự nhau vì nó có sự tồn tại tương đồng của triglyceride và methyl ester trong các nhóm chức của chúng. Các dao động kéo dài của C-H đối xứng và không đối xứng của các nhóm CH3, CH2 và CH lần lượt xuất hiện ở các peak vào khoảng 2925,16 cm-1, 2854,44 cm-1, 3005,79 cm-1 đối với sản phẩm B.O và các peak vào khoảng 2924,44 cm-1, 2853,83 cm-1, 3008,21 cm-1 đối với nguyên liệu. [29]
Tuy nhiên có sự khác biệt nhỏ được quan sát thấy ở ba vùng ester của các liên kết C=O, CH3 và C-O. Vì B.O có các hợp chất/ nhóm chức khác được liên kết với nhau so với nguyên liệu của chúng. Điều đó thể hiện ở peak ester mạnh ở khoảng 1744,28 cm-1 (ester C=O) và 1171,03 cm-1 1196,72 cm-1 (ester C-O). Ngoài 2 vùng này, một peak đặc trưng khác cho thấy sự hiện diện của nhóm CH3 trong hỗn hợp metyl ester đã quan sát được ở peak 1436,17 cm-1.[30]
3.4. So sánh tính chất hóa lý của biodiesel với Diesel
Sản phẩm B.O tổng hợp được ở nghiên cứu này được đo các chỉ số hóa lý và được thể hiện trong bảng 3.14 dưới đây.
57
Bảng 3.14: Bảng so sánh tính chất của sản phẩm B.O và Diesel
Chỉ số B.O được tổng hợp Biodiesel B(100) [29],[17] Diesel [12] Tỷ trọng (kg/cm3) 0.85 0.87 - 0.89 0.82 – 0.86 Độ nhớt động học (cSt) 4.5 1.9 – 6.0 1,9 – 6,0 Điểm chớp cháy (oC) 95 130 55
Độ ăn mòn tấm đồng Loại 1 Loại 1 Loại 1
Hàm lượng nước (%V) <0.05 <0.05 <0.05
Trị số cetan - 47 - 70 >46
Hàm lượng lưu huỳnh (%
khối lượng), max. - <0.05 <0.5
Nhận xét: Từ các chỉ số hóa lý đo được ở bảng 3.14 chúng chúng tôi thấy sản phẩm
biodiesel tổng hợp được có tính chất gần giống với biodiesel B100 và Diesel.
KẾT LUẬN:
Từ những điều kiện chúng chúng tôi đã khảo sát và cho ra kết quả thì chúng chúng tôi rút ra được điều kiện tối ưu cho tổng hợp biodiesel:
- Khối lượng dầu ăn phế thải đã qua xử lý là 10 g. - Tỷ lệ methanol/nguyên liệu được là 10/1.
- Thời gian châm mẫu là 2 giờ.
- Tỷ lệ % khối lượng xúc tác sử dụng cho phản ứng là 7%. - Thời gian phản ứng được khảo sát là 5 giờ.
- Phản ứng được thực khảo sát tại các nhiệt độ là 60 oC. - Hiệu suất thu được 87%.
58
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ KẾT LUẬN
Qua quá trình nghiên cứu, chúng chúng tôi thu được những kết quả như sau:
1. Về mặt lý thuyết
Tìm hiểu được các đặc tính hóa lý cơ bản cũng như ưu nhược điểm của Biodiesel so với nhiên liệu Diesel truyền thồng.
Tìm hiểu được tình sản xuất, tiêu dùng ở Việt Nam và trên thế giới.
Tìm hiểu được các công trình nghiên cứu tổng hợp B.O trong nước và trên thế giới.
2. Về mặt thực nghiệm
Tìm ra được quy trình xử lý dầu ăn thải để phù hợp với các điều kiện cho phản ứng trao đổi este.
Nghiên cứu ra điều kiện để điều chế xúc tác CaO (sử dụng vỏ trứng gà nung trong 3 giờ ở 950 oC) để sử dụng trong phản ứng tổng hợp Biodiesel nhằm sử dụng các nguồn phế phẩm trong tự nhiên.
Phân tích và đánh giá tình chất của xúc tác CaO sau khi nung (SEM, BET, IR, XRD). Khảo sát khả năng tái sử dụng của xúc tác CaO.
Nghiên cứu ra thành công điều kiện tối ưu điều để tổng hợp Biodiesel dựa trên các điều kiện khảo sát như sau:
- Khối lượng dầu ăn phế thải đã qua xử lý là 10 g.
- Tỷ lệ methanol/nguyên liệu được là 10/1.
- Tỷ lệ % khối lượng xúc tác sử dụng cho phản ứng là 7%.
- Thời gian phản ứng được khảo sát là 5 giờ.
- Phản ứng được thực khảo sát tại các nhiệt độ là 60 oC.
Tìm được các điều kiện và phương pháp chấm giấy sắc kí trên hệ dung môi petroleum ether/etyl acetate (15/1) để theo dõi phản ứng.
- Vận dụng phương pháp chạy sắc kí cột trên hệ dung môi petroleum ether/etyl acetate (15/1) và silicagel 200 – 400 mesh để tinh chế sản phẩm biodiesel nhằm thu được sản phẩm có độ tinh khiết cao.
Với các điều kiện tối ưu đã nguyên cứu thành công thì đây sẽ là nguồn tài liệu tham khảo bổ ích cho các nghiên cứu sau này.
59
3. Đào tạo và khoa học
- Đề tài có sự góp mặt của sinh viên Đỗ Lê Bảo Khoa lớp DH14HD đã tốt nghiệp,
sinh viên Võ Nhị Kiều và Lê Thúy Vân lớp DH15HD.
- Đề tài này đã được đăng trên Tập san số 9 – Tập san “Khoa học và Đào tạo” Trường Đại học Bà Ria – Vũng Tàu theo Mã số chuẩn quốc tế ISSN 2615 – 9201.
- Và được đăng trên tạp chí Khoa học Công nghệ, sở Khoa học và Công nghệ, Liên hiệp các hội Khoa học và Kỹ thuật tỉnh Bà Rịa –Vũng Tàu. ISSN 1859 – 91264.
- Synthesis of biodiesel from waste cooking oil using CaO catalyst derived from industrial wastes.
+ Tình trạng: Đang viết
+ Báo dự kiến đăng: Vietnam Journal of chemistry
KIẾN NGHỊ
Sau quá trình nghiên cứu, chúng tôi có những kiến nghị cho đề tài này như sau: Phát triển mô hình tổng hợp Biodiesel với quy mô công nghiệp theo hướng thân thiện với môi trường như các nước trên thế giới nhằm chung tay giải quyết vấn nạn ô nhiễm môi trường hiện nay.
Phát triển đề tài với việc sử dụng được nhiều nguồn nguyên liệu hơn cũng như sử dụng xúc tác CaO trên các nền xúc tác phức khác.
60
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Trong nước:
[1]: Nguyễn Hồng Thanh, Nguyễn Trần Tú Nguyên, Nguyễn Thị Phương Thoa (2009).
Điều chế Biodiesel từ mỡ cá Basa bằng phương pháp hóa siêu âm. Tạp chí phát triển KH & CN, Tập 12, Số 03-2009.
[2]: Lê Thị Thanh Hương (2011). Nghiên cứu tổng hợp biodiesel bằng phản ứng ancol phân từ mỡ cá da trơn ở Đồng Bằng Sông Cửu Long trên xúc tác axit và bazơ. Luận án Tiến sĩ kỹ thuật Đại học Bách Khoa Thành phố Hồ Chí Minh.
[3]: Trần Kiều Oanh, Bùi Thị Bửu Huê (2008). Nghiên cứu tổng hợp Biodiesel từ mỡ cá
Basa, Tạp chí khoa học 2008:10 1-5, Trường Đại Học Cần Thơ.
[4]: Trần Ánh Thái Dương (2013). Tổng hợp biodiesel từ dầu ăn phế thải trên xúc tác dị thể CaO. Đồ án tốt nghiệp đại học trường Đại học Bà Rịa-Vũng Tàu.
[5]: Ngô Thị Ngọc Hân, Bùi Thị Bửu Huê (2010), Tổng hợp mỡ bôi trơn sinh học từ mỡ cá tra, cá basa và dầu thực vật đã qua sử dụng, Đại học cần Thơ. Tạp chí Khoa học 2010:13.
[6]: Dương Minh Rạng (2007). Nghiên cứu sản xuất Biodiesel từ mỡ cá Basa, Luận văn tốt nghiệp kỹ sư, Trường Đại Học CầnThơ.
[7]: Lê Thanh Thanh (2016). Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tổng hợp
biodiesel từ dầu ăn phế thải trên hệ xúc tác dị thế CaO, Trường Đại học Thủ Dầu Một, 5.
[8]: Một số tính chất dầu thực vật, Trường Đại học Công Nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh, lấy từ: http://www.hocday.com/trng-i-hc-cng-nghip-thnh-ph-h-ch-minh-khoa- cng-ngh-ha-hc.html?page=5
[9]: Th.s Bùi Văn Thắng (2011). “Nghiên cứu tổng hợp vật liệu bentonit biến tính, ứng dụng hấp phụ phốtpho trong nước”, Đề tài Khoa học và Công Nghệ cấp bộ. Trường Đại học Đồng Tháp, B2010-20-23.
[10]: Nguyễn Trung Sơn, Đỗ Thị Diễm Thúy, Đinh Thị Ngọ (2010). Nghiên cứu tổng hợp Biodiesel từ dầu ăn phế thải trên xúc tác dị thể MgSiO3, Hóa Học 2010, 6, 780-785. [11]: Lê Thị Thanh Hương, Phan Minh Tân, Trần Thị Việt Hoa (2011). Điều chế Biodiesel từ mỡ cá tra với xúc tác baz rắn KOH/-Al2O3. Tạp chí Khoa học và Công nghệ 49, 1, 41-28.
61
[12]. QCVN 1: 2009/BKHCN, Quy chuẩn Kỹ thuật Quốc gia về Xăng, Nhiên liệu Điêzen
và Nhiên liệu Sinh học.
Nước ngoài:
[13]: Fabio Seigi Murakami et (2007). Physicochemical study of CaCO3 from egg
shells. Tecnol. Aliment, Campinas, 27, 658-662.
[14] Supriya B. Chavan, Rajendra R. Kumbhar, D. Madhu, Bhaskar Singh and Yogesh C. Sharma (2015). Synthesis of biodiesel from Jatropha curcas oil using waste eggshell
and study of its fuel properties, Royal Society of Chemistry, 5, 63598 – 63599.
[15] Nitin Verma, Vivek Kumar, Mukesh C. Bansal (2012). Utilization of Egg Shell Waste in Cellulaso Production by Neurospora crassa under Wheat Bran-Based Solid
State Fermentation, Pol. J. Envirin, 2, 495 – 496.
[16] Vikramjit Singh, Neeraj Mehta (2012). Synthesis of Nano Crystalline
Hydroxyapatite from Egg Shells by Combustion Method, International Joumal of
Science and Engineering Investigations, 3, 92-94.
[17]: ISSN 2079-6226: Proceedings of the 2012 Mechanical Engineering Conference
on Sustainable Research and Innovation, Volume 4, 3rd-4th May [9]: N. Saifuddin,
2005. A review on process technology for biodiesel production. Centre for Renewable Energy, Universiti Tenaga Naisaonal, Jalan IKRAM-UNITEN, Kajang, Selangor, 43000, Malaysia.
[18]. Jharna Gupta and Madhu Agarwal., Biodiesel Production from a Mixture of
Vegetable Oils Using Marble Slurry Derived Heterogeneous Catalyst. 4, 1, 2572 – 1151.
[19]: Miss.A.P.Chakraborty, 2016. Chicken eggshell as calcium supplement tablet, Processor of Department of Plastics and Polymer Engineering Maharashtra Institute of Technology.
[20]: Adam F. Lee, 2014. Heterogeneous catalysis for sustainable biodiesel production
via esterification and transesterification.
[21]. Specification for Biodiesel (B100) – ASTM D6751-07b, (2007).
[22]: K. Faungnawakij, 2012. Industrial eggshell wastes as the heterogeneous catalysts
for microwave-assisted biodiesel production, 3, 2145.
[23]: Supriya B. Chavan,a Rajendra R. Kumbha ( 2015). Synthesis of biodiesel from
62
[24] Subramaniapillai Niju, Kader Mohamed Meera Sheriffa Begum, and Narayanan Anantharaman (2014). Preparation of Biodiesel from Waste Frying Oil Using a Green
and Renewable Solid Catalyst Derived from Egg Shell, Environmental Progress &
Sustainable Energy, 1, 248-254.
[25]. Fangling Qin, Mei Meng, Feiqin Chang, Ayodeji Jeje & Ying Tang (2016).
Application of modified CaO as an efficient heterogeneous catalyst for biodiesel
Production. 24,192-197.
[26]. Guanyi Chen etc. (2014), Ultrasonic-assisted production of biodiesel from
transesterification of palm oil over eggshell-derived CaO catalysts. Bioresource
Technology 171 428-432.
[27]. Woon Yong Choi, Do Hyung Kang, Shin Young Leec and Hyeon Yong Leed, 2014. High quality biodiesel frommarinemicroalga, Scenedesmus sp. through in situ
acid transesterification. J Chem Technol Biotechnol, 90, 1245–1252.
[28]. Yun Hin Taufiq-Yap, Nurul Fitriyah Abdullah & Mahiran Basri, 2011. Biodiesel
Production via Transesterification of Palm Oil Using NaOH/Al2O3 Catalysts. Sains
Malaysiana 40, 587–594.
[29]. Woon Yong Choi, Do Hyung Kang, Shin Young Leec and Hyeon Yong Leed, 2014. High quality biodiesel frommarinemicroalga, Scenedesmus sp. through in situ
acid transesterification. J Chem Technol Biotechnol, 90, 1245–1252.
[30] Yun Hin Taufiq-Yap, Nurul Fitriyah Abdullah & Mahiran Basri, 2011.Biodiesel
Production via Transesterification of Palm Oil Using NaOH/Al2O3 Catalysts. Sains
63
PHỤ LỤC
65
66
C. KẾT QUẢ ĐO TGA CỦA VỎ TRỨNG
67
E. KẾT QUẢ CHỤP IR CỦA SẢN PHẨM BIODIESEL