a. TGA
Theo TLTK [13] Fabio Seigi Murakami et (2007). Physicochemical study of
CaCO3 from egg shells. Tecnol. Aliment, Campinas, 27, 658-662 mà chúng chúng tôi
tham khảo. Thí nghiệm TGA của vỏ trứng được đo trên máy METTLER ở nhiệt độ từ 25 đến 900 oC trong môi trường khí nitơ với tốc độ gia nhiệt là 5.00 °C/phút.
Theo như đường cong đo nhiệt độ TGA của mẫu CaCO3 công nghiệp tham khảo như hình 3.2 cho thấy mẫu có độ ổn định nhiệt độ lên tới 600 oC với tổn thất khối lượng nhỏ (m=1,8%). Sự phân hủy diễn ra nhanh ở phạm vi nhiệt độ từ 601 đến 770 oC với m=41.7%. Điều này có thể lý giải do CaCO3 bị phân hủy tạo thành CaO và giải phóng CO2.[13]
Hình 3.2: Đường cong TGA của CaCO3 công nghiệp tham khảo
Theo kết quả chụp TGA của vỏ trứng mà chúng chúng tôi đo được thì đường cong TGA của mẫu vỏ trứng được thể hiện ở hình 3.3 cho thấy mẫu có độ ổn định nhiệt độ
43
tới 530,60 oC với tổn thất khối lượng m= 3,75 %. Quá trình phân hủy diễn ra nhanh ở khoảng nhiệt độ từ 531,06 đến 882,74 oC với độ tổn thất khối lượng m= 43,08 %.
Hình 3.3: Kết quả chụp TGA của vỏ trứng
Từ những phân tích trên cho thấy CaCO3 trong mẫu vỏ trứng có nhiệt độ phân hủy thấp hơn khoảng 70 oC so với CaCO3 công nghiệp nhưng sự tổn thất về khối lượng của CaCO3 trong vỏ trứng lại lớn hơn so với CaCO3 công nghiệp. Điều này chứng tỏ CaCO3 trong mẫu vỏ trứng phân hủy tốt hơn so với CaCO3 công nghiệp.
b. SEM
Hình ảnh chụp SEM của mẫu xúc tác vỏ trứng nung ở 950 oC dưới đây cho chúng ta thấy được bề mặt, kích thước tương đối của các hạt cũng như mao quản bên trong của mẫu
44
Dựa vào hình ảnh chụpSEM của mẫu vỏ trứng ở hình 3.4ta có thể thấy kích thước trung bình của các hạt trong mẫu vào khoảng 1.5 - 2µm và kích thước các lỗ xốp tuy không đồng đều với nhau tuy nhiên không có sự chênh lệch về kích thước giữa các lỗ quá lớn.
Đối với hình số 1 và hình 2, tương ứng với độ phóng đại là 50 và 500 lần. Qua hai hình ảnh này ta quan sát được bề mặt của mẫu có các hạt nhỏ khá đồng đều với nhau nhưng vẫn chưa phải là tuyệt đối.
Còn ở hình 3 và 4 với độ phóng đại tương ứng là 2500 và 5000 lần thì ta có thể quan sát được kích thước hạt và lỗ xốp. Với kích thước hạt vào khoảng 1.5 - 2 µm và kích thước lỗ vào khoảng 1 - 2 µm thì xúc tác CaO đã điều chế có kích thước tương tự như kích thước của CaO thương mại.[14]
Với những kích thước này, xúc tác CaO có diện tích tiếp xúc pha giữa các tác chất trong phản ứng là rất tốt và xúc tác nung từ vỏ trứng hoàn toàn có thể đáp ứng được vai trò xúc tác trong phản ứng tổng hợp Biodiesel.
b. Diện tích bề mặt BET
Kết quả đo bề mặt của mẫu xúc tác nung từ vỏ trứng ở 950 oC có diện tích bề mặt là 4.361 m2/g. Với diện tích bề mặt lớn hơn so với diện tích bề mặt của mẫu CaO thương mại trên thị trường là 3.0022 m2/g,[24] thì mẫu xúc tác CaO nung từ vỏ trứng ở nhiệt độ 950 oC trong 3 giờ cho khả năng xúc tác rất tốt trong phản ứng tổng hợp Biodiesel.
c. Phương pháp quét phổ (IR)
Kết quả của phương pháp quét phổ hồng ngoại IR được thể hiện qua hình dưới đây.
45
Quan sát trên hình ta có thể thấy ở peak 3643.15 cm-1đây là peak đặc trưng cho sự xuất hiện của Ca(OH)2.[24] Có thể trong quá trình bảo quản mẫu, hơi nước trong không khí tác dụng với CaO nên xuất hiện peak của Ca(OH)2 ở vị trí này.
Peak ở vị trí 1418.41, 1060.78 cm-1 là peak đặc trưng của CaCO3.[15],[25] Nguyên nhân hình thành CaCO3 có thể một phần là do mẫu CaO bị vôi hóa, một phần cũng có thể CaCO3 trong mẫu vỏ trứng chưa nhiệt phân hoàn toàn nên mới xuất hiện peak ở vị trí này.
Tại peak 875.42 cm-1 xuất hiện peak đặc trưng của CaO do CaCO3 trong vỏ trứng gà nhiệt phân tạo thành.[14],[15]
d.Nhiễu xạ XRD
Phổ XRD sau khi chụp của mẫu CaO điều chế từ vỏ trứng được thể hiện qua hình dưới đây.
Hình 3.6: Phổ XRD tham khảo từ công trình nghiên cứu nước ngoài.[25]
Hình 3.7: Phổ XRD của mẫu xúc tác CaO nung từ vỏ trứng ở 950 oC
Theo như kết quả trên phổ XRD của mẫu vỏ trứng thì thành phần chủ yếu gồm có CaO, Ca(OH)2 và CaCO3.
46
Các peak đặc trưng của CaO lần lượt xuất hiện trên hình với kí hiệu là hình elip chấm đỏ. Cụ thể peak xuất hiện ở vị trí: 28o, 32o, 38o, 54o, 63o, 64o.[25],[16]
Peak đặc trưng của Ca(OH)2 xuất hiện ở vị trí: 18o, 34o, 48o, 51o và được kí hiệu bằng ô vuông màu xanh.[16],[25]
Ca(OH)2 xuất hiện là do trong môi trường bảo quản bị ẩm còn sự xuất hiện của peak CaCO3 là do sự nhiệt phân chưa diễn ra hoàn toàn nhưng chỉ chiếm một phần rất nhỏ.
Còn kí hiệu hình tam giác màu xanh xuất hiện ở vị trí 41o là peak đặc trưng của CaCO3 trong phổ.
Qua kết quả của các nhóm chức xuất hiện trong phổ thì ta có thể thấy mẫu xúc tác
CaO nung từ vỏ trứng gà có độ sạch cao và thành phần chính chủ yếu đó là CaO.[14],[25]
3.2. Khảo sát các yếu tốảnh hưởng đến phản ứng tổng hợp biodiesel 3.2.1. Khảo sát ảnh hưởng của phương pháp châm mẫu từng giai đoạn