Các phương pháp nghiên cứu đặc trưng của xúc tác

Chương 1 : TỔNG QUAN VỀ BIODIESEL

2.2. Các phương pháp nghiên cứu đặc trưng của xúc tác

2.2.1. Phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD) Thực nghiệm Thực nghiệm

Phổ nhiễu xạ Rơnghen được ghi trên máy HUT-PCM Brucker D8, sử dụng ống tia Rơnghen bằng Cu với bước sóng Kα = 1,5406 x 10-8 cm tại Khoa Hóa học, trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQGHN.

2.2.2. Phổ hồng ngoại (IR) Thực nghiệm Thực nghiệm

Mẫu xúc tác được nghiền nhỏ, trộn kĩ với bột KBr khô (sử dụng KBr nhằm loại trừ được vấn đề các băng hấp thụ do cấu tử tạo hồ và cho phổ tốt hơn), hỗn hợp

viên thuốc) và được ghi trên máy FTIR 8101MSHIMADZU ở nhiệt đợ phịng trong vùng dao đợng 4000 ÷ 400 cm-1, tại Khoa Hóa học, Đại học Khoa học Tự Nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội.

2.2.3. Phương pháp giải hấp NH3 theo chương trình nhiệt độ (TPD-NH3)

Dựa vào diện tích pic khử tại các nhiệt đợ khác nhau có thể đánh giá được lực axit và số lượng các tâm axit tương ứng. Các tâm axit yếu sẽ bị giải hấp NH3 tại nhiệt độ thấp hơn. Dựa vào nhiệt đợ pic giải hấp NH3, có thể phân loại các tâm axit như sau:

- Tâm axit yếu: giải hấp NH3 ở Tmax ≤ 200oC.

- Tâm axit trung bình: giải hấp NH3 ở 200oC ≤ Tmax ≤ 400oC. - Tâm axit mạnh: giải hấp NH3 ở nhiệt độ Tmax ≥ 400oC.

Thực nghiệm

Đo độ axit của mẫu bằng phương pháp giải hấp NH3 theo chương trình nhiệt đợ trên máy Micromeritics Instrument Corporation - AUTOCHEM II 2920 tại PTN Cơng nghệ Lọc Hóa dầu và Vật liệu Xúc tác Hấp phụ, Khoa Cơng nghệ Hóa học, Đại học Bách khoa Hà Nội.

2.2.4. Phương pháp hiển vi điện tử quét (Scanning Electron Microscopy–SEM) Thực nghiệm Thực nghiệm

Mẫu được chụp trên máy JSM 5300-JEOL tại Phịng thí nghiệm trọng điểm Lọc Hóa dầu, Viện Hóa học Cơng nghiệp Việt Nam.

2.2.5. Phương pháp xác định diện tích bề mặt riêng theo BET Thực nghiệm

Đường đẳng nhiệt hấp phụ N2 được ghi trên máy ASAP 2010 của hãng Micromerictics (Mỹ) tại Phịng thí nghiệm Cơng nghệ lọc hóa dầu và Vật liệu xúc tác, ĐHBK Hà Nội. Trước khi đo, mẫu được làm sạch trong dịng khí Heli ở nhiệt độ 3500C trong 4 giờ ở áp suất 10-6 torr. Q trình hấp thụ ở nhiệt đợ -1960C (77K),

áp suất 770mmHg (sử dụng Nitơ lỏng làm chất làm lạnh). Kết quả đo bề mặt riêng theo BET và phân bố lỗ xốp được đưa ra ở phần kết quả thảo luận và phần phụ lục.

2.2.6. Phương pháp sắc kí khối phổ (GC-MS) Nguyên tắc Nguyên tắc

Sắc kí khí là phương pháp tách chất, bao gồm hai pha: pha tĩnh (rắn hay lỏng) và pha đợng (khí). Các cấu tử cần phân tách hoặc ở trạng thái khí hay có thể hóa hơi được. GC-MS là mợt thiết bị hữu hiệu, được sử dụng rộng rãi trong việc phân tích các hỗn hợp sản phẩm tương ứng. Trong trường hợp này, khối phổ được xem như là detectơ của máy sắc kí.

Thực nghiệm

Sản phẩm của phản ứng được phân tích trên thiết bị sắc kí khí nối ghép khối phổ HP 6890, tại Trung tâm Hóa dầu, Khoa Hóa học, ĐHKHTN, ĐHQGHN.

2.2.7. Phương pháp đánh giá hoạt tính xúc tác Tiến hành Tiến hành

Cho dầu thực vâ ̣t và xúc tác axit rắn vào mô ̣t bình cầu hai cổ có chứa sẵn con từ. Lắp nhiê ̣t kế vào bình để theo dõi nhiê ̣t đô ̣ phản ứng . Đun nóng hỗn hợp phản ứng đến 600C và thêm từ từ vào hỗn hợp phản ứng trong khi khuấy ma ̣nh mô ̣t lượng etanol qua phần nhỏ gio ̣t được lắp ở cổ thứ hai. Sau khi kết thúc nhỏ gio ̣t ancol, đun hồi lưu hỗn hơ ̣p phản ứng trong hai giờ sau khi thay phễu nhỏ gio ̣t bằng sinh hàn hồi lưu.

Sau khi kết thúc phản ứng để yên bình phản ứng cho tách lớp.

Tách lấy sản phẩm , rửa sản phẩm bằng nước cất ấm (ở 50-600C) vài lần để tách hết ancol và glyxerin được tạo thành ra khỏi sản phẩm .

Đun nóng sản phẩm đến 1050C trong khi khuấy để đuổi các vết nước trong khoảng 15-20 phút. Cho vào đó mô ̣t ít Na2SO4 khan để tách kiê ̣t hết nước.

Gạn lấy sản phẩm khô và sản phẩm này được coi là tinh khiết . Sản phẩm tinh khiết được phân tích trên máy sắc khí GC – MS

Ở đây chúng tôi dùng tỷ lệ etanol /dầu thực vâ ̣t = 18/1, lượng xúc tác axit rắn là 5% khối lươ ̣ng dầu.

Điều kiện chạy sắc ký

Khí mang: He, đợ tinh khiết 99,99%

Cợt tách: Cợt HP-5 dài 30m, đường kính 0, 32 mm, bề dày pha tĩnh là: 0,25

m

Nhiệt độ detector:100 0C Nhiệt độ injector: 280 0C

Chương trình nhiệt đợ cợt tách:

Nhiệt đợ ban đầu là 1000C, tăng 60C /1 phút, tăng đến 2000C, tăng 100C/phút Tỷ lệ (Ratio):200 : 1

* Thành phần mỗi este ankyl axit béo được xác định theo tỷ lệ diện tích pic của este ankyl axit đó so với tổng diện tích pic của tất cả các este ankyl axit thành phần có trong mẫu phân tích.

Phân tích các đặc trưng về tính chất của nhiên liệu

Xác định các đặc trưng: Điểm aninlin, hàm lượng cặn, điểm khói, độ nhớt, khối lượng riêng, độ API và chỉ số Xeetan theo các chuẩn đã được quy định đối với nhiên liệu diesel ở qui mơ phịng thí nghiệm.