Cơ chế phan ứng khi sử dung CaO do Ahmed và cộng sự được dé xuất có thê xem ở Hình 1.5. Bước dau tiên, chất xúc tác CaO thúc day methanol loại bỏ proton tạo thành anion methoxide (CH:O"). Bước hai, anion methoxide tan công vào carbonyl thứ nhất của gốc COO của triglyceride, sản phẩm tạo thành chất trung gian và diglyceride. Sự sắp xếp ôn định thành anion diglyceride và methyl ester. Tiếp theo, anion diglyceride lay
proton (Hˆ) hình thành diglyceride và tái tạo lại xúc tác CaO. Trình tự các bước trên thực
hiện liên tục cho đến khi ion methoxide tan công vào ba tâm carbonyl của triglyceride tạo thành FAME va glycerol. Cơ chế này cũng tương tự với dé xuất của ông Hu và cộng
sự [33], Kouzu và cộng sự [34].
Một số nghiên cứu đã tiền hành ứng dụng hỗn hợp oxide kim loại làm chất xúc tác. Murguia-Ortiz và cộng sự [35] đã tông hợp xúc tác MgO/CaO và Na-CaO/MgO và ứng dựng sản xuất biodiesel thu được hiệu suất FAME đạt 97,45%. Từ vỏ trứng, Amal và cộng sự [27] đã tông hợp CaO va kết hợp với kim loại chuyên tiếp Ni và Fe, so sánh
10
hiệu suất tạo FAME của hai loại xúc tác này, kết quả thu được khi dùng xúc tác Ni/CaO thì đạt hiệu suất FAME là 76%; khi sử dụng xúc tác Fe/CaO thi đạt 85%. Bảng 1.2 thê hiện các bài báo nghiên cứu sử dụng xúc tác dị thể CaO có kết hợp với oxide kim loại với các loại dầu.
€-0-CH,
Q2...)
Dau ăn là nguyên liệu ma con người sử dụng nhiều trong chế biến thức ăn, do đó
lượng dau thải ra ngoài môi trường khá lớn, đe doa đến sự ô nhiễm nguồn nước nói riêng
và ô nhiễm môi trường nói chung. Nó làm tắt nghẽn hệ thống nước do dầu từ trạng thái lỏng đã chuyên sang trang thái rắn, ngoài ra nó còn bốc mùi hôi.
Theo J.Hwang và cộng sự đã nghiên cứu ứng dung biodiesel từ đầu ăn thai (WCO) vào động cơ, khảo sát các đặc tính đốt cháy của nhiên liệu. Kết quả thu được, khi phun nhiên liệu ở áp suất 80 đến 160 MPa với thời gian lần lượt là 625 và 410 ps, tốc độ phun trễ hơn so với dau diesel thông thường do biodiesel này có độ nhớt và mật độ của nhiên liệu cao hơn [37]. Ngoài ra, họ còn kết luận răng, biodiesel từ đầu ăn thải có lợi trong
việc giảm khi thai carbon monoxide, hydrocarbon và khỏi. Tuy nhiên lượng khí NOx tử
biodiesel WCO tăng lên. Xét trong điều kiện tải động cơ cao và thời điểm phun sớm,
lượng khí thải thải ra môi trường của nhiên liệu sinh học từ dau ăn thải giảm đi nhiều so với dau diesel thông thường. Ngọn lửa cháy với điện tích lớn hơn so với dau diesel thông thường vì nhiên liệu này có pha đốt cháy khuếch tán tương đối ít, nhờ đó mà quá trình đốt cháy của biodiesel từ WCO chiếm ưu thế hơn dầu diesel thông thường.
Theo S. Mishra va cộng sự khi tìm hiểu vai trò của biodiesel từ dau thải đối với
việc phát thai trong động cơ. Tác giả đã thực hiện ứng dụng nhiên liệu vao động cơ theo
quy mô phòng thí nghiệm và loại động cơ được sử dụng là động cơ diesel, xi-lanh đơn
và đo các chỉ số về mức tiêu hao nhiên liệu bao gồm: hiệu suất nhiệt, hàm lượng NO,,
CO, HC và khói khí thải. Kết quả thu được các loại hợp chất, khí trên giảm đáng kế so với nhiên liệu diesel thông thường. Ngoài ra hiệu suất động cơ hoạt động được tăng lên 10% [3§]. Qua đây ta thấy được sự hiệu quả khi sử đụng nhiên liệu sinh học từ dầu ăn thải vào các động cơ diesel. Ở đề tải nghiên cứu khác của A. Attia và cộng sự, khi khảo sát tỉ lệ phối trộn dầu ăn thải cũng thu được lượng khí thải thấp hơn so với nhiên liệu diesel thông thường, cụ thẻ lượng khí CO thắp hơn 25%, NO, thấp hơn 6% và độ mờ
khỏi cao hơn 20% [39].
Dau ăn thai là loại dau thực vật đã được sử dụng chế biến nhiều lần. Việc chiên
nhiều lần từ loại dầu này làm cho cau trúc của đầu thay đổi do hàm lượng acid béo tự do (FFA) cao. Theo N. Zamanhuri và cộng sự tông hợp xúc tác oxide sắt — nhôm với cau trúc hạt nano và ứng đụng san xuất biodiesel, nhóm tác giả đã khảo sát các tính chat vậy lý và hóa học của biodiesel, kết quả phân tích sắc ký khí cho thấy trong biodiesel từ dầu ăn thải có sự có mặt của các acid linoleic, acid oleic và acid palmitoleic. Đồng thời các đặc tính về mật độ, trọng lượng riêng, trọng lượng API và giá trị xả phòng hóa đáp ứng yêu cầu theo tiêu chuẩn [40].
Từ những ưu điểm của đầu ăn thải mang lại, Rahim và cộng sự đã sử dụng dầu ăn thải và xúc tác di the TiO2/CaO từ vỏ sò/ốc dé tong hợp biodiesel, nguồn nguyên liệu nhóm tác giả đều là nguồn nguyên liệu thân thiện với môi trường. Sau khi tong hợp xúc tác và thực hiện phan ứng transesterification, thu được hiệu suất FAME 98,78% trong 2,5 giờ. Bằng phương pháp siêu âm, Ghasemi và cộng sự [41] đã tong hợp biodiesel với xúc tác được sử dụng là Zr/CaO, hiệu suất thu được là 99%. Quan sát ở Bảng 1.2 dé thay các công trình nghiên cứu liên quan đến dau thải (WCO).
1.5. Tông quan tình hình nghiên cứu biodiesel sử dụng xúc tác ZnO
Như các nhà nghiên cứu đã kết luận rằng, xúc tác dị thể mang lại những ưu điểm hơn so với xúc tác đồng thẻ về tính không ăn mòn, để tách, tái sử dụng được. Ngoài ra, các nhà khoa học cũng phát hiện vật liệu nano mang lại những hiệu quả đáng kê trong việc sản xuất biodiesel ví du: oxide calcium; oxide zinc, [28]...Theo A. Wang và cộng sự đã nghiên cứu sử dung xúc tac di thé ZnO đề ứng dụng trong sản xuất nhiên liệu sinh học. Tác giả đã kết luận rằng, ZnO là một oxide kim loại có điện tích bề mặt riêng cao, kích thước lỗ xốp phù hợp và hiệu suất xúc tác được nâng cao hơn trong quá trình sản xuất biodiesel [42].
Chat xúc tác ZnO có thé được kết hợp với kim loại hoặc oxide kim loại bang các phương pháp tông hợp khác nhau như phương pháp đồng kết tủa, sol-gel, ngâm tam,[42]...Qu và cộng sự [43] đã tiền hành tông hợp Zn-Ce/Al:O› bang ba phương pháp:
thủy nhiệt, ngâm tam, dong kết tủa và ứng dụng vào phan ứng transesterification dau co, thu được hiệu suất FAME lần lượt là §7,37%%, 99.44%, 99,41%. Fe (II) - Zn được Yan
và cộng sự xác định có tinh ky nước và Zn”" là tâm hoạt động của xúc tác; khi ứng dụng
vào phản ứng transesterification thì thu được hiệu suất FAME đạt 98%. Bang 1.2 thê hiện một số công trình nghiên cứu có sử dụng Zine (Zn) làm xúc tác và ứng dụng vào
sản xuất biodiesel.
13