trò là xúc tác cho các phản ứng oxy hóa và phân ly dầu. Mặt khác trong quá trình tổng hợp biodiesel thì yêu cầu của dầu nguyên liệu là phải có chỉ số axit nhỏ hơn 2. Nếu chỉ số axit lớn hơn 2 trong quá trình sử dụng xúc tác kiềm cho phản ứng tổng hợp biodiesel sẽ tạo ra xà phòng, xà phòng nhiều làm ựông ựặc khối phản ứng dẫn ựến hiệu suất chuyển hóa thấp. Việc tách axit béo tự do trong dầu cần ựảm bảo các ựiều kiện:
- Tác nhân trung hòa phải nhanh chóng phản ứng với axit béo tự do, không tác dụng với dầu trung tắnh.
- Hỗn hợp phân lớp nhanh và triệt ựể, dầu trung tắnh nhanh chóng tách ra khỏi tạp chất.
- Không tạo thành hệ nhũ tương bền.
Tác nhân trung hòa thường dùng các loại kiềm như NaOH, KOH,Ầhoặc các loại muối kiềm như Na2CO3Ầ Mỗi tác nhân ựều có ưu, nhược ựiểm riêng, nên cần phải khảo sát và lựa chọn tác nhân phù hợp. Hiệu quả của quá trình trung hòa ựược ựánh giá bằng chỉ số axit của dầu, mỡ sau khi trung hòa.
Trung hòa bằng NaOH hay KOH.
RCOOH + NaOH = R-COONa + H2O Mặt khác NaOH còn tác dụng với triglixerit :
CH-O-CO-R1 CH2OH
| |
CH-O-CO-R2 + 3NaOH → CHOH + R1COONa + R2COONa + R3COONa | |
CH2-O-CO-R3 CH2OH
Phản ứng này làm tổn hao dầu mỡ, nên trong quá trình trung hòa dầu, mỡ bằng kiềm thì nhiệt ựộ, nồng ựộ của dung dịch kiềm phải thắch hợp ựể hạn chế phản ứng này xảy ra.
để tiến hành trung hòa trước hết phải xác ựịnh chỉ số axit của dầu thô, từ ựó chọn nồng ựộ dung dịch kiềm thắch hợp và tắnh ựược lượng kiềm vừa ựủ ựể tác dụng với lượng axit béo tự do có trong dầu thải.
Trung hòa bằng Na2CO3
Phương pháp này dùng ựể trung hòa dầu có chỉ số axit thấp. Khi ựun nóng ựến 60oC thì CO2 sinh ra trong quá trình phản ứng sẽ sục lên, tạo ựiều kiện tiếp xúc tốt giữa axit béo tự do và tác nhân trung hòa làm cho quá trình trung hòa ựược thuận lợi. Tuy nhiên, cũng do hiện tượng sục CO2 làm hạt xà phòng nổi lên mặt thoáng của dầu ựem trung hòa từựó gây khó khăn cho quá trình lắng tách các cặn xà phòng ra khỏi dầu sau khi trung hòa. Phương pháp này ắt gây tổn thất dầu vì Na2CO3 không tác dụng với dầu ở nhiệt ựộ thấp.
Nồng ựộ các tác nhân trung hòa tùy thuộc vào chỉ số axit của dầu, mỡ. Với tác nhân NaOH người ta thường dùng ba loại nồng ựộ sau:
- Kiềm loãng: 35 - 45 g NaOH/lit dùng cho dầu có chỉ số axit < 5mg KOH.
- Kiềm vừa: 85 - 105 g NaOH/lit dùng cho dầu có chỉ số axit trong khoảng 5 - 7 mg KOH.
- Kiềm ựặc: > 125g NaOH/lit dùng cho dầu có chỉ số axit > 7 mg KOH.
* Cách tiến hành:
- Xác ựịnh chỉ số axit của dầu thải.
- Trung hòa bằng NaOH : pha dung dịch NaOH 40g/lit. Cho 250ml dầu thải vào phễu chiết. sau ựó cho 100 ml dung dịch NaOH trên vào khuấy ựều. Tốc ựộ khuấy rất quan trọng, nó làm cho kiềm phân tán tốt trong dầu mỡ, tạo ựiều kiện cho kiềm tiếp xúc với axit béo tự do ựể tạo cặn xà phòng. Nếu khuấy chậm phản ứng sẽ không hoàn toàn, tuy nhiên nếu khuấy quá nhanh thì cặn xà phòng bị vỡ thành những hạt nhỏ lơ lửng gây khó khăn cho việc lắng cặn.
- Sau ựó cho dung dịch muối ăn 3 - 4% vào ựể tạo ựiều kiện cho cặn xà phòng lắng nhanh. để lắng trong vài giờ, cặn xà phòng lắng xuống, dầu sẽ nổi lên trên.