TR CC T K OA S P M BỘ MÔ ÓA -  - U V TÊ TỔ DỤ T T P Ề TÀ : ỢP B OD ESE TỪ D U BẰ P P ÁP NaOH Giáo viên hướng dẫn: Thầy guyễn Mộng à QUA SỬ T XÚC TÁC Sinh viên thực hiện: oàng guyễn Thị Thùy An MSSV: 2071970 Lớp: Sư Phạm Cần Th , h ng óa ọc, K33 Luận văn tốt nghiệp GVHD: Thầy Nguyễn Mộng Hoàng  Trong suốt trình thực đề tài luận văn ― Tổng hợp Biodiesel từ dầu ăn qua sử dụng ‖, em học hỏi nhiều điều bổ ích tích lũy nhiều kiến thức quý báu Để hoàn thành đề tài nghiên cứu khoa học này, nổ lực thân, em nhận nhiều tận tình hướng dẫn quí thầy cô, quan tâm giúp đỡ từ phía gia đình bạn bè Nay em xin chân thành gửi lời cảm ơn sâu sắc đến : Thầy Nguyễn Mộng Hoàng nhiệt tình hướng dẫn, đóng góp ý kiến tạo điều kiện thuận lợi giúp em hoàn thành đề tài Quí Thầy, Cô Bộ môn Hóa – Khoa Sư Phạm – Trường Đại Học Cần Thơ tận tình giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi cho em suốt thời gian làm luận văn Gia đình, bạn bè, tập thể lớp Sư Phạm Hóa K33 người quan tâm động viên, giúp đỡ em suốt thời gian thực đề tài Em xin chân thành cảm ơn ! SVTH : Nguyễn Thị Thùy An Trang i Luận văn tốt nghiệp GVHD: Thầy Nguyễn Mộng Hoàng NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN  ……………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… SVTH : Nguyễn Thị Thùy An Trang ii Luận văn tốt nghiệp GVHD: Thầy Nguyễn Mộng Hoàng NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN  ……………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… SVTH : Nguyễn Thị Thùy An Trang iii Luận văn tốt nghiệp GVHD: Thầy Nguyễn Mộng Hoàng Mục lục Trang Mục lục .iv Các từ viết tắt .vi Danh mục hình ảnh vii Danh mục bảng viii Chương 1: Mở đầu 1.1 Lý chọn đề tài 1.2 Mục tiêu nghiên cứu 1.3 Ý nghĩa khoa học tính thực tiễn đề tài Chương 2: Nội dung 2.1 Dầu thực vật 2.1.1 Khái niệm dầu thực vật .3 2.1.2 Thành phần hóa học dầu thực vật 2.1.3 Tính chất lí hóa dầu thực vật 2.1.4 Các phương pháp sử lý dầu thực vật để làm nhiên liệu cho động đốt .6 2.2 Dầu ăn qua sử dụng 2.2.1 Khái quát dầu thải 2.2.2 Thành phần hóa học 2.2.3 Ưu điểm nhược điểm dầu ăn qua sử dụng chuyển hóa thành biodiesel .9 2.3 Dầu diesel 10 2.3.1 Khái niệm chung 10 2.3.2 Các đặc tính dầu diesel 11 2.4 Biodiesel 12 2.4.1 Khái quát BDF 12 2.4.2 Lịch sử hình thành phát triển BDF 13 2.4.3 Tình hình nghiên cứu sử dụng BDF giới 14 2.4.4 Tình hình nghiên cứu sử dụng BDF Việt Nam 16 2.4.5 Ưu nhược điểm BDF 17 2.4.6 Các phương pháp hóa học sử dụng tổng hợp BDF 19 SVTH : Nguyễn Thị Thùy An Trang iv Luận văn tốt nghiệp GVHD: Thầy Nguyễn Mộng Hoàng 2.4.6.1 Phản ứng transete hóa 19 2.4.6.2 Các phương pháp thực phản ứng transeste hóa 20 2.4.6.3 Xúc tác sử dụng phản ứng transeste hóa 23 Chương 3: Thực nghiệm 26 3.1 Dụng cụ - hoá chất nguyên liệu 26 3.1.1 Dụng cụ 26 3.1.2 Hóa chất 26 3.2 Nguyên liệu 26 3.3 Quy trình tổng hợp BDF 28 3.3.1.Khảo sát ảnh hưởng tỉ lệ (mol) metanol/ dầu thải đến hiệu suất tổng hợp BDF 29 3.3.2 Khảo sát ảnh hưởng lượng xúc tác NaOH đến hiệu suất tổng hợp BDF 30 3.3.3 Khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ đến hiệu suất tổng hợp BDF 30 3.3.4 Khảo sát ảnh hưởng thời gian phản ứng đến hiệu suất tổng hợp BDF 30 3.3.5 Tiến hành thí nghiệm với mẫu lớn, kết hợp yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất BDF khảo sát 31 Chương Kết - Thảo luận 32 4.1 Khảo sát ảnh hưởng tỉ lệ (mol) metanol/ dầu thải đến hiệu suất tổng hợp BDF 32 4.2 Khảo sát ảnh hưởng lượng xúc tác NaOH đến hiệu suất tổng hợp BDF 33 4.3 Khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ đến hiệu suất tổng hợp BDF 35 4.4 Khảo sát ảnh hưởng thời gian phản ứng đến hiệu suất tổng hợp BDF 37 4.5 Tiến hành thí nghiệm với mẫu lớn 38 Chương 5: Kết luận kiến nghị 40 5.1 Kết luận 40 5.2 Kiến nghị 40 TÀI LIỆU THAM KHẢO 42 PHỤ LỤC 44 SVTH : Nguyễn Thị Thùy An Trang v Luận văn tốt nghiệp GVHD: Thầy Nguyễn Mộng Hoàng CÁC TỪ VIẾT TẮT BDF: Biodiesel fuel – Năng lượng sinh học CCR: Conradson carbon residue – Cặn lắng carbon conradson EU: European Union – Liên minh châu Âu DO: Diesel Oil FO: Fuel Oil NLSH: Năng lượng sinh học SVTH : Nguyễn Thị Thùy An Trang vi Luận văn tốt nghiệp GVHD: Thầy Nguyễn Mộng Hoàng Danh mục hình ảnh Trang Hình 2.1 : Phản ứng transeste hóa 20 Hình 3.1: Phân tích thành phần acid béo dầu ăn qua sử dụng Coopmart Cần Thơ 27 Hình 3.2: Quy trình tổng hợp BDF từ dầu ăn qua sử dụng phương pháp nhiệt xúc tác NaOH 28 Hình 4.1: Đồ thị ảnh hưởng tỉ lệ (mol) metanol/dầu, 60oC, thời gian 60 phút, tốc độ khuấy 600 vòng/phút, tỉ lệ % khối lượng (g) NaOH/dầu 0,3% 32 Hình 4.2: Sắc kí mỏng sản phẩm BDF tỉ lệ metanol/dầu khảo sát 33 Hình 4.3: Đồ thị ảnh hưởng tỉ lệ % khối lượng (g) NaOH/dầu 34 Hình 4.4: Sắc kí mỏng sản phẩm BDF tỉ lệ NaOH khác 34 Hình 4.5: Đồ thị ảnh hưởng nhiệt độ (oC) đến hiệu suất tổng hợp BDF 36 Hình 4.6: Sắc kí mỏng sản phẩm BDF nhiệt độ phản ứng khảo sát 36 Hình 4.7: Đồ thị ảnh hưởng thời gian thực phản ứng đến H% tổng hợp BDF 37 Hình 4.8: Sắc kí mỏng sản phẩm BDF thời gian thực phản ứng khảo sát 38 Hình 4.9: Sắc kí mỏng hai mẫu lớn 39 Hình 1: Biodiesel tinh kiết 42 Hình 2: Dầu ăn qua sử dụng 42 Hình 3: Hỗn hợp metanol + dầu 42 Hình 4: Thực phản ứng 42 Hình 5: Hỗn hợp sản phẩm sau thực phản ứng transeste hóa 43 Hình 6: BDF lớp trên, glyxerol 43 Hình 7: Rửa BDF nước 43 SVTH : Nguyễn Thị Thùy An Trang vii Luận văn tốt nghiệp GVHD: Thầy Nguyễn Mộng Hoàng Danh mục bảng Trang Bảng 2.1: Thành phần axit béo loại dầu .4 Bảng 2.2: Đặc tính dầu thực vật .5 Bảng 2.3: Tính chất dầu thực vật Bảng 2.4: So sánh số tính chất thành phần axit béo dầu ăn qua sử dụng với số loại dầu thực vật điển hình Bảng 2.5: Các thông số kỹ thuật dầu diesel 11 Bảng 2.6: So sánh tính chất BDF với diesel giảm thiểu lưu huỳnh 13 Bảng 4.1: Kết khảo sát tỉ lệ (mol) metanol/dầu, 60oC, thời gian 60 phút, tốc độ khuấy 600 vòng/phút, tỉ lệ % khối lượng (g) NaOH/dầu 0,3% 32 Bảng 4.2: Kết khảo sát ảnh hưởng tỉ lệ % (g) NaOH/dầu, 60oC, thời gian 60 phút, tốc độ khuấy 600 vòng/phút, tỉ lệ (mol) metanol/dầu 6:1 34 Bảng 4.3: Kết khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ phản ứng đến hiệu suất tổng hợp BDF 35 Bảng 4.4: Kết khảo sát ảnh hưởng thời gian phản ứng đến H% tổng hợp BDF 37 Bảng 4.5: Kết hai mẫu lớn 39 SVTH : Nguyễn Thị Thùy An Trang viii Luận văn tốt nghiệp GVHD: Thầy Nguyễn Mộng Hoàng Chương 1: MỞ ĐẦU 1.1 Lý chọn đề tài : Ngày giới đối đầu với tình trạng cạn kiệt nguồn nhiên liệu dầu mỏ, giá ngày tăng cao với vấn đề ô nhiễm môi trường khí thải động đốt dung nhiên liệu có nguồn gốc từ dầu mỏ Do vấn đề tìm kiếm nguồn lượng thay trở nên thiết Ngày nhiên liệu nước giới nghiên cứu, triển khai sản xuất để thay biodiesel (BDF) BDF dầu diesel sinh học, không độc tự phân hủy thải độc khí làm ô nhiễm môi trường dầu diesel bình thường Nó góp phần đa dạng hóa, tạo nguồn lượng cho tương lai BDF sản xuất từ nhiều nguồn nguyên liệu như: dầu cọ, dầu mè, mỡ động vật, phế phẩm dầu ăn,… Trong phế phẩm dầu ăn nguyên liệu có số lượng lớn nhà hàng xí nghiệp, quán ăn chưa sử dụng cách hợp lý Chính mà việc nhiên cứu sản xuất nhiên liệu BDF từ nguồn dầu ăn qua sử dụng đem lại nhiều lợi ích mặt môi trường, kinh tế tiết kiệm tài nguyên Mặc khác thu gom triệt để tái tạo dầu ăn phế thải có ý nghĩa bảo vệ sức khỏe cộng đồng hạn chế khả sử dụng lại dầu ăn qua sử dụng chế biến thực phẩm 1.2 Mục tiêu nghiên cứu Mục tiêu nghiên cứu luận văn nghiên cứu xây dựng quy trình tối ưu để tổng hợp BDF từ dầu ăn qua sử dụng theo quy mô phòng thí nghiệm Có nhiều cách để giảm độ nhớt dầu thực vật mỡ động vật để tính chất gần giống với tính chất diesel truyền thống Trong đề tài này, sử dụng phương pháp transeste hóa phương pháp không phức tạp, thực quy mô nhỏ có hiệu suất cao, sản phẩm tạo thành BDF có tính chất lý hóa gần giống với tính chất diesel truyền thống Về mặt kĩ thuật có nhiều phương pháp để thực phản ứng transeste hóa Nhưng đề tài lựa chọn phương pháp khuấy từ gia nhiệt xúc tác NaOH để điều chế BDF phương pháp dễ thực hiện, phản ứng diễn tương đối nhanh đạt phản ứng hoàn toàn Đồng thời xúc tác NaOH rẽ, dễ tìm lại làm ăn mòn thiết bị SVTH : Nguyễn Thị Thùy An Trang Luận văn tốt nghiệp GVHD: Thầy Nguyễn Mộng Hoàng  Tỉ lệ (mol) metanol/dầu, tỉ lệ khối lượng (g) NaOH/ dầu, nhiệt độ phản ứng thực yếu tố đạt hiệu suất tổng hợp BDF cao khảo sát - Thay đổi thời gian phản ứng (phút) giá trị sau: 30, 60, 90, 120 Để khảo sát ảnh hưởng thời gian đến hiệu suất tổng hợp BDF 3.3.5 Tiến hành thí nghiệm với mẫu lớn, kết hợp yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất BDF khảo sát - Từ yếu tố khảo sát ta rút điều kiện tốt để thực phản ứng tổng hợp BDF phương pháp nhiệt xúc tác NaOH - Ta tiến hành thí nghiệm với mẫu lớn 200g dầu thải, thực phản ứng transeste hóa điều kiện tốt mà ta khảo sát ( nhiệt độ, thời gian phản ứng, tỉ lệ % khối lượng NaOH/dầu, tỉ lệ (mol) metanol/dầu, tốc độ khuấy 600 vòng/phút) SVTH : Nguyễn Thị Thùy An Trang 31 Luận văn tốt nghiệp GVHD: Thầy Nguyễn Mộng Hoàng Chương 4: KẾT QUẢ - THẢO LUẬN 4.1 Khảo sát ảnh hưởng tỉ lệ (mol) metanol/ dầu thải đến hiệu suất tổng hợp BDF - Để khảo sát ảnh hưởng tỉ lệ (mol) metanol/dầu thải đến hiệu suất tổng hợp BDF Ta thực thí nghiệm phản ứng transeste hóa 100g dầu ăn qua sử dụng nhiệt độ 60oC, thời gian 60 phút, tốc độ khuấy 600 vòng/phút, tỉ lệ % khối lượng (g) NaOH/dầu 0,3% với tỉ lệ (mol) metanol/dầu khác Mỗi thí nghiệm lặp lại hai lần lấy kết trung bình, ta thu bảng 4.1 Bảng 4.1: Kết khảo sát tỉ lệ (mol) metanol/dầu, 60oC, thời gian 60 phút, tốc độ khuấy 600 vòng/phút, tỉ lệ % khối lượng (g) NaOH/dầu 0,3% Tỉ lệ (mol) metanol/dầu Khối lượng BDF thu (g) Khối lượng BDF lý thuyết (g) H% 3:1 4:1 5:1 6:1 7:1 8:1 9:1 61,62g 74,46g 79,06g 85,59g 81,22g 78,76g 75,89g 80,85% 78,40% 75,54% 100,46g 61,34% 74,28% 79,06% 85,20% Hiệu suất tổng hợp BDF (H%) Ảnh hưởng tỉ lệ ( mol) metanol/dầu đến H% tổng hợp BDF 90 85 80 75 70 65 60 10 Tỉ lệ mol metanol/dầu Hình 4.1: Đồ thị ảnh hưởng tỉ lệ (mol) metanol/dầu, 60oC, thời gian 60 phút, tốc độ khuấy 600 vòng/phút, tỉ lệ % khối lượng (g) NaOH/dầu 0,3% SVTH : Nguyễn Thị Thùy An Trang 32 Luận văn tốt nghiệp GVHD: Thầy Nguyễn Mộng Hoàng Hình 4.2: Sắc kí mỏng sản phẩm BDF tỉ lệ metanol/dầu khảo sát - Căn vào bảng 4.1 hình 4.1Với tỉ lệ mol metanol/ dầu thải 3:1 hiệu suất phản ứng thấp Khi tăng tỉ lệ mol metanol/dầu lên từ từ phản ứng chuyển hóa tốt, khối lượng sản phẩm thu tăng Vì phản ứng transeste hóa phản ứng thuận nghịch nên tăng hàm lượng hai tác chất cân dịch chuyển theo chiều làm tăng hiệu suất phản ứng tổng hợp BDF Khi tăng tỉ lệ metanol/dầu lên 6:1 hiệu suất đạt cao sản phẩm BDF tương đối sạch, không lẫn đi-, monoglyxerit (căn vào hình 4.2), tiếp tục tăng tỉ lệ mol metanol/dầu hiệu suất tổng hợp BDF giảm xuống.Vì phản ứng đạt tới trạng thái cân dù có tăng lượng metanol lên hiệu suất hiệu suất gần không đổi ta tiếp tục tăng lượng metanol lên hiệu suất có chiều hướng giảm metanol tan tốt glyxerol BDF, làm chậm trình tách lớp sản phẩm gây khó khăn tăng chi phí cho trình rửa sản phẩm, làm giảm hiệu suất phản ứng Do việc sử dụng rượu phải liều lượng, tránh việc hao tốn metanol không cần thiết Vậy tỉ lệ mol metanol/dầu 6:1 phản ứng tổng hợp BDF đạt hiệu suất cao 4.2 Khảo sát ảnh hưởng lượng xúc tác NaOH đến hiệu suất tổng hợp BDF - Để khảo sát ảnh hưởng lượng xúc tác NaOH đến hiệu suất tổng hợp BDF Ta thực thí nghiệm phản ứng transeste hóa 100g dầu ăn qua sử dụng nhiệt độ 60oC, thời gian 60 phút, tốc độ khuấy 600 vòng/phút, tỉ lệ (mol) metanol/ dầu 6:1 với tỉ lệ % khối lượng (g) NaOH/dầu khác Mỗi thí nghiệm lặp lại hai lần lấy kết trung bình, ta thu bảng 4.2 SVTH : Nguyễn Thị Thùy An Trang 33 Luận văn tốt nghiệp GVHD: Thầy Nguyễn Mộng Hoàng Bảng 4.2: Kết khảo sát ảnh hưởng tỉ lệ %(g) NaOH/dầu, 60oC, thời gian 60 phút, tốc độ khuấy 600 vòng/phút, tỉ lệ (mol) metanol/dầu 6:1 Tỉ lệ (g) NaOH/ dầu Khối lượng BDF thu (g) Khối lượng BDF lý thuyết (g) H% 0,2g 0,3g 0,6g 0,9g 1,2g 81,61g 85,59g 87,45g 78,79g 61,47g 78,43% 61,29% 100,46g 81,24% 85,20% 87,05% H% tổng hợp BDF Ảnh hưởng NaOH đến H% tổng hợp BDF 90 80 70 60 50 40 0.2 0.4 0.6 0.8 1.2 1.4 Khối lượng (g) NaOH Hình 4.3: Đồ thị ảnh hưởng tỉ lệ % khối lượng (g) NaOH/dầu Hình 4.4: Sắc kí mỏng sản phẩm BDF tỉ lệ NaOH khác - Căn vào bảng 4.2 hình 4.3 ta thấy với lượng NaOH bắt đầu 0,2 % phản ứng xảy tương đối cao Và tăng từ từ lượng NaOH lên 0,6% phản ứng xảy theo chiều hướng tốt, lượng BDF thu cao Vì NaOH đóng vai trò chất SVTH : Nguyễn Thị Thùy An Trang 34 Luận văn tốt nghiệp GVHD: Thầy Nguyễn Mộng Hoàng xúc tác có tác dụng làm tăng tốc độ phản ứng làm cho phản ứng xảy dễ dàng Nếu lượng xúc tác không đủ xúc tiến phản ứng Nhưng tăng lượng NaOH lên 0,9 % 1,2% hiệu xuất có chiều hướng giảm xuống, điều bên cạnh phản ứng transeste hóa xảy phản ứng xà phòng hóa triglyxerit NaOH (nếu NaOH nhiều) tạo thành xà phòng glyxerol làm giảm hiệu suất tổng hợp BDF Bên cạnh xà phòng sinh nhiều làm khó khăn cho trình rửa, làm thất thoát sản phẩm nên góp thêm phần làm giảm lượng BDF thu Vì phản ứng transeste hóa việc sử dụng xúc tác NaOH tỉ lệ quan trọng để đạt hiệu suất tổng hợp BDF cao Ứng với lượng xúc tác NaOH 0,6% hiệu suất phản ứng cao sản phẩm không lẫn đi-, monoglyxerit (căn vào kết sắc kí mỏng hình 4.4) 4.3 Khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ đến hiệu suất tổng hợp BDF - Để khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ phản ứng đến hiệu suất tổng hợp BDF Ta thực thí nghiệm phản ứng transeste hóa 100g dầu ăn qua sử dụng với thời gian 60 phút, tốc độ khuấy 600 vòng/phút, tỉ lệ (mol) metanol/dầu 6:1, tỉ lệ % khối lượng (g) NaOH/dầu 0,6% nhiệt độ phản ứng khác Mỗi thí nghiệm lặp lại hai lần lấy kết trung bình, ta thu bảng 4.3 Bảng 4.3: Kết khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ phản ứng đến hiệu suất tổng hợp BDF Nhiệt độ phản ứng 40oC 50 oC 60 oC 70 oC 80 oC Khối lượng BDF thu (g) Khối lượng BDF lý thuyết (g) H% 83,08g 84,65g 87,45g 84,64g 77,80g 84,25% 77,44% 100,46g 82,70% SVTH : Nguyễn Thị Thùy An 84,26% 87,45% Trang 35 Luận văn tốt nghiệp GVHD: Thầy Nguyễn Mộng Hoàng Hiệu suất tổng hợp BDF Ảnh hưởng nhiệt độ đến hiệu suất tổng hợp BDF 88 86 84 82 80 78 76 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 o Nhiệt độ phản ứng C Hình 4.5: Đồ thị ảnh hưởng nhiệt độ (oC) đến hiệu suất tổng hợp BDF Hình 4.6: Sắc kí mỏng sản phẩm BDF nhiệt độ phản ứng khảo sát - Căn vào bảng 4.3 hình 4.5 ta thấy Khi tăng nhiệt độ phản ứng từ 40oC lên 50 oC, 60 oC hiệu suất phản ứng tổng hợp BDF tăng lên Nhưng tiếp tục tăng nhiệt độ lên 70 oC, 80 oC hiệu suất có chiều hướng giảm xuống Điều nhiệt độ có xúc tiến cho phản ứng Khi tăng nhiệt độ khả hòa tan dầu metanol tốt làm cho phản ứng chuyển hóa tốt Nhưng nhiệt độ cao phần metanol bị bay (nhiệt độ bay metanol 65oC) làm giảm phần metanol làm cho lượng BDF sinh thấp Mặt khác, nhiệt độ cao dẫn đến phân hủy sản phẩm phản ứng xảy theo trình khác làm giảm hiệu suất tổng hợp BDF.Tóm lại nhiệt độ có tác dụng xúc tiến cho phản ứng xảy tốt nhiệt độ cao nhiệt độ sôi rượu hiệu suất giảm xuống Từ đồ thị hình 4.5 kết sắc kí mỏng hình 4.6 ta thấy nhiệt độ 60oC hiệu suất phản ứng 87,45% đạt cao sản BDF không lẫn đi-, monoglyxerit SVTH : Nguyễn Thị Thùy An Trang 36 Luận văn tốt nghiệp GVHD: Thầy Nguyễn Mộng Hoàng Do ta chọn nhiệt độ tối ưu để tổng hợp BDF phương pháp khuấy từ gia nhiệt xúc tác NaOH 60oC 4.4 Khảo sát ảnh hưởng thời gian phản ứng đến hiệu suất tổng hợp BDF - Để khảo sát ảnh hưởng thời gian phản ứng đến hiệu suất tổng hợp BDF Ta thực thí nghiệm phản ứng transeste hóa 100g dầu ăn qua sử dụng nhiệt độ 60oC, thời gian 60 phút, tốc độ khuấy 600 vòng/phút, tỉ lệ (mol) metanol/dầu 6:1, tỉ lệ % khối lượng (g) NaOH/dầu 0,6% với thời gian phản ứng khác Mỗi thí nghiệm lặp lại hai lần lấy kết trung bình, ta thu bảng 4.4 Bảng 4.4: Kết khảo sát ảnh hưởng thời gian phản ứng đến H% tổng hợp BDF Thời gian thực phản ứng 30 phút 60 phút 90 phút 120 phút Khối lượng BDF thu (g) 83,89g 87,45g 82,84g 82,25g 100,46g Khối lượng BDF lý thuyết (g) 83,51% H% 87,05% 82,46% 81,87% Hiệu suất tổng hợp BDF Ảnh hưởng thời gian thực phản ứng 88 87 86 85 84 83 82 81 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 Thời gian thực phản ứng (phút) Hình 4.7: Đồ thị ảnh hưởng thời gian thực phản ứng đến H% tổng hợp BDF SVTH : Nguyễn Thị Thùy An Trang 37 Luận văn tốt nghiệp GVHD: Thầy Nguyễn Mộng Hoàng Hình 4.8 : Sắc kí mỏng sản phẩm BDF thời gian thực phản ứng khảo sát - Căn vào bảng 4.4 hình 4.7 ta thấy sau 30 phút phản ứng khối lượng sản phẩm BDF thu 83,89 gam Khối lượng tương đối cao, tăng thời gian phản ứng lên 60 phút hiệu suất phản ứng tiếp tục tăng, tăng thời gian lên 90 phút hiệu suất bắt đầu giảm Khi tăng thời gian lên khối lượng sản phẩm có chiều hướng tăng Vì tăng thời gian phản ứng tức tăng thêm thời gian khuấy trộn, hay nói cách khác làm tăng thời gian tiếp xúc tác chất phản ứng, điều giúp phản ứng thuận nghịch đạt hiệu Nhưng thời gian phản ứng lâu hiệu suất có chiều hướng giảm Do thời gian phản ứng kéo dài qua mức phản ứng đạt trạng thái cân làm chuyển dịch cân phản ứng tạo thành dầu thải metanol lúc lượng BDF tạo thành nhiều Ngoài xảy phản ứng xà phòng hóa BDF (vì có xúc tác NaOH) làm giảm hiệu suất phản ứng Tóm lại, phản ứng transeste hóa điều chế BDF diễn nhanh tốt khoảng thời gian ngắn, thời gian thời kéo dài lâu không cần thiết cho phản ứng Vậy dựa vào hình 4.7 kết sắc kí hình 4.8 ta chọn thời gian tốt để thực phản ứng 60 phút 4.5 Tiến hành thí nghiệm với mẫu lớn - Tiến hành thực phản ứng transeste hóa với mẫu lớn 200g dầu thải điều kiện tốt khảo sát trên:  Tỉ lệ mol metanol/dầu 6:1  Tỉ lệ khối lượng NaOH 0,6%  Nhiệt độ phản ứng 60oC  Thời gian phản ứng 60 phút SVTH : Nguyễn Thị Thùy An Trang 38 Luận văn tốt nghiệp - GVHD: Thầy Nguyễn Mộng Hoàng Thực thí nghiệm hai lần lấy kết trung bình thu bảng 4.5 Bảng 4.5: Kết hai mẫu lớn Mẫu Khối lượng BDF thực tế (g) 189,6g 189,83g Khối lượng BDF lí thuyết (g) 200,92g 200,92g Hiệu suất 94,37% 94,48% Hình 4.9: Sắc kí mỏng hai mẫu lớn Nhận xét : Khi áp dụng điều kiện tốt khảo sát để thực mẫu lớn ta thấy hiệu suất đạt cao lên đến 94,48% lẫn đi-, monoglyxerit (dựa vào bảng 4.5 kết sắc kí hình 4.9) Khi thực mẫu lớn ta giảm hao hụt sản phẩm trình làm khan lọc BDF SVTH : Nguyễn Thị Thùy An Trang 39 Luận văn tốt nghiệp GVHD: Thầy Nguyễn Mộng Hoàng Chương 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 5.1 Kết luận: Qua trình lược khảo tài liệu tiến hành thí nghiệm qui mô phòng thí nghiệm đạt kết sau : - Từ loại phế phẩm gây ô nhiễm môi trường dầu ăn qua sử dụng tổng hợp thành công BDF, phương pháp khuấy từ gia nhiệt xúc tác NaOH - Đã khảo sát thành công đưa điều kiện tối ưu để tổng hợp BDF phương pháp :  Tỉ lệ mol metanol/dầu 6:1  Tỉ lệ % khối lượng (g) NaOH/dầu 0,6%  Nhiệt độ phản ứng 60oC  Thời gian phản ứng 60 phút - Định tính BDF phương pháp sắc kí mỏng với hệ dung môi petroleum ete : clorofom = 3:1 (tỉ lệ thể tích ) Chất màu iốt - Sản phẩm phụ (chủ yếu glyxerol) sau phản ứng tận dụng làm chất đốt cách trộn với mạt cưa, xử lý phế phẩm không gây ô nhiễm môi trường mà thu lượng phục vụ sinh hoạt sản xuất 5.2 Kiến nghị Do khả năng, thời gian điều kiện phòng thí nghiệm có hạn nên nội dung đề tài số hạn chế vấn đề hạn chế mục tiêu nghiên cứu Hướng kiến nghị cho nghiên cứu tới : - Các kết đạt trên, thực qui mô phòng thí nghiệm Nên có điều kiện nên áp dụng kết vào qui mô lớn để xem kết có phù hợp với sản xuất qui mô lớn không - Nếu có điều kiện, trang thiết bị đại tiếp tục nghiên cứu tiến hành xác định thành phần hóa học tiêu chất lượng BDF( trị số cetan, octan, điểm đông đặc, điểm chớp cháy, độ nhớt) sau tổng hợp - Nghiên cứu thu hồi làm glycerol từ trình tách glycerin BDF - Thử nghiệm BDF tổng hợp động diesel đo tiêu khí thải - Sử dụng chất xúc tác KOH CH3ONa nhằm so sánh hiệu suất tổng hợp BDF với chất xúc tác NaOH SVTH : Nguyễn Thị Thùy An Trang 40 Luận văn tốt nghiệp GVHD: Thầy Nguyễn Mộng Hoàng - Nghiên cứu sâu kĩ yếu tố ảnh hưởng đến trình tổng hợp BDF tốc độ khuấy, nhiệt độ ,thời gian, tỉ lệ metanol/dầu, lượng chất xúc tác Nhà nước nên có sách hổ trợ để nhiên liệu BDF sử dụng rộng rãi hơn, phổ biến đời sống ngày giảm thuế nhập khuẩu metanol, Khuyến cáo người dân sử dụng BDF, tổ chức hội thảo lợi ích BDF vấn đề môi trường đe dọa khạn kiệt nhiên liệu diesel tương lai nhằm làm tăng hiểu biết người dân loại nhiên liệu SVTH : Nguyễn Thị Thùy An Trang 41 Luận văn tốt nghiệp GVHD: Thầy Nguyễn Mộng Hoàng TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] ThS PHÙNG MINH LỘC – KS HỒ ĐỨC TUẤN, ― Nghiên cứu sử dụng dầu thực vật Việt Nam nhiên liệu cho diesel cỡ nhỏ‖, Tạp chí khoa học – Công nghệ thủy sản, trang 51, số 01/2008 [2] PGS.TS ĐINH THỊ NGỌ - TS NGUYỄN KHÁNH DIỆU HỒNG, ―Các trình xử lí để sản xuất nhiên liệu sạch‖, nhà xuất khoa học kĩ thuật [3] Kulkarni MG, Dalai AK, 2006 Waste cooking oil-An economical source for biodiesel: a review Ind Eng Chem Res, 45:2901-2913 [4] Cvengros J, Cvengrosova Z, 2004 Used Frying Oils and Fats and their Utilization in the Production of Methyl Esters of Higher Fatty Acids Biomass Bioenergy, 27:173181 [5] Meng X, Chen G, Wang Y, 2008 Biodiesel production from waste cooking oil via alkali catalyst and its engine test Fuel processing technology, 89:851-857 [7] Nawar WW, 1984 Chemical changes in lipids produced by thermal processing J Chem Ed, 61:299-302 [8] Liu K, 1994 Preparation of fatty acid methyl esters for gas chromatography analysis of lipids in biological materials J Am Oil Chem Soc, 71:1179-1187 [9] Freedman B, Butterfield RO, Pryde EH, 1986 Transesterification kinetics of soybean oil J Am Oil Chem Soc, 63:1375–80 [10] Bala BK, 2005 Studies on biodiesels from transformation of vegetable oils for diesel engines Energy Edu Sci Technol, 15:1–43 [11] Anonymous, 2006 Biodiesel Handling and Use Guidelines U.S Department of Energy [12] Al-Zuhair S, Almenhali A, Hamad I, Alshehhi M, Alsuwaidi N, Mohamed S, 2010 Enzymatic production of biodiesel from used/waste vegetable oils: Design of a pilot plant Renewable Energy, doi:10.1016/j.renene.2010.05.010 [13] Arruda LF, Borghesi R, Oetterer M, 2007 Use fish waste as silage – a review Braz Arch Biol Technol, 50(5):879–86 [14] Azam MM, Waris A, Nahar NM, 2005 Prospects and potential of fatty acid methyl esters of some non-traditional seed oils for use as biodiesel in India Biomass and Bioenergy, 2:293–302 SVTH : Nguyễn Thị Thùy An Trang 42 Luận văn tốt nghiệp GVHD: Thầy Nguyễn Mộng Hoàng [15] Canakci M, 2007 The potential of restaurant waste lipids as biodiesel feedstocks Bioresource Technology, 98:183–90 [16] Di Serio M, Tesser R, Dimiccoli M, Cammarota F, Nasatasi M, Santacesaria E, 2005 Synthesis of biodiesel via homogeneous Lewis acid catalyst J Mol Catal, 239:111-115 [17] Soumanou MM, Bornscheuer UT, 2003 Improvement in lipase-catalysed synthesis of fatty acid methyl esters from sunflower oil Enzyme Microbiol Technol, 33:97–103 Trang website [18] http://en.wikipedia.org/wiki/Vegetable_fast_and_oils [19] http://www.oto-hui.com/diendan/fl793-biodiesel-4277 [20] http://en.wikipedia.org/wiki/Biodiesel [21] http://picompany.com.vn/Default [22] http://www3.congnghedaukhi.com/cndk-News-28.html [23] http://2hins.com.vn/detailnews.php?id=45&nn=vn [24] http://hoahocngaynay.com/vi/nghien-cuu-giang-day/bai-nghien-cuu/320-diesel- sinh-hoc-va-trien-vong-phat-trien.html [25] http://khaiquatbiodiesel.blogspot.com/2007/01/nhc-im-ca-biodiesel.html [26] TRẦN KIỀU OANH (2008), luận văn thạc sĩ ― Nghiên cứu quy trình tổng hợp dầu diesel sinh học (biodiesel) dầu nhờn sinh học (biolubricant) từ mỡ cá basa‖, trường đại học Cần Thơ [27] NGUYỄN HOÀNG LI (2007), luận văn tốt nghiệp đại học ― Tổng hợp diesel sinh học từ dầu ăn qua sử dụng‖, trường đại học Cần thơ [28] PHẠM THỊ NGỌC KHANH (2005), tiểu luận tốt nghiệp ― Điều chế biodiesel từ dầu dừa‖, trường đại học khoa học tự nhiên [29] NGUYỄN ANH KHOA (2010), đồ án môn học chuyên nghành ―Sản xuất biodiesel từ nguyên liệu có nguồn gốc dầu mỡ động thực vật‖ SVTH : Nguyễn Thị Thùy An Trang 43 Luận văn tốt nghiệp GVHD: Thầy Nguyễn Mộng Hoàng PHỤ LỤC Hình 1: Biodiesel tinh kiết Hình 3: Hỗn hợp metanol + dầu SVTH : Nguyễn Thị Thùy An Hình 2: Dầu ăn qua sử dụng Hình 4: Thực phản ứng transeste Trang 44 Luận văn tốt nghiệp GVHD: Thầy Nguyễn Mộng Hoàng Hình 5: Hỗn hợp sản phẩm sau thực phản ứng transeste hóa Hình 6: BDF lớp trên, glyxerol Hình 7: Rửa BDF nước SVTH : Nguyễn Thị Thùy An Trang 45 [...]... 1mol 2.2 Dầu ăn đã qua sử dụng 2.2.1 Khái qt về dầu thải [29] Dầu ăn chiên đi chiên lại nhiều lần đã bị biến đổi nhiều về mặt hóa học và vật lý, tạo ra nhiều hợp chất hóa học khơng mong muốn sau một số lần tái sử dụng và chúng khơng thể sử dụng để nấu ăn được nữa [3] Trước đây, các loại dầu này được sử dụng làm thức ăn gia súc Nhưng kể từ năm 2002, việc sử dụng dầu thải từ q trình nấu ăn làm thức ăn gia... khác, phương pháp này khơng cải thiện được trị số cetan của dầu thực vật….do đó phương pháp này chỉ thích hợp để áp dụng đồng thời các phương pháp khác Phương pháp pha lỗng: Phương pháp pha lỗng là một trong những phương pháp đơn giản giảm độ nhớt và tăng trị số cetan, có thể sử dụng nhiên liệu diesel để làm dung mơi chất pha lỗng Pha lỗng dầu thực vật bằng diesel sẽ tạo một hỗn hợp nhiên liệu mới từ dầu. .. chúng thành ba nhóm:  Nhóm dầu khơng khơ (dầu axit béo bão hòa): Đó là các loại dầu có chỉ số iốt thấp dưới 95 như dầu dừa, dầu cọ, dầu phộng, dầu ơliu  Nhóm dầu nửa mau khơ: Gồm các dầu có chỉ số iốt từ 95 đến khoảng 130 như dầu cao su, dầu mè, dầu hướng dương, dầu đậu nành, dầu cải dầu, dầu bơng, dầu bắp  Nhóm mau khơ: Gồm các dầu có chỉ số iốt trên 130 như dầu lanh, dầu trẩu Bảng 2.1: Thành... Các giải pháp xử lý dầu thực vật làm nhiên liệu cho động cơ đốt trong là các phương pháp làm giảm độ nhớt và tăng chỉ số cetan của dầu thực vật, có các phương pháp sau : Phương pháp sấy nóng dầu thực vật: Phương pháp này dựa trên đồ thị thay đổi của độ nhớt theo nhiệt độ của dầu thực vật Độ nhớt cuả dầu thực vật sẽ giảm khi nhiệt độ tăng lên Tăng nhiệt độ lên q cao làm thay đổi trạng thái nhiệt và... suất từ các hạt, các quả của cây Nói chung, các hạt quả của cây đều chứa dầu, nhưng từ dầu thực vật chỉ dùng để chỉ dầu của những cây có dầu với hàm lượng lớn Dầu lấy từ hạt cây có dầu như: đậu phộng, đậu nành, cải dầu, bơng, hướng dương Dầu lấy từ quả cây có dầu như: dừa, cọ, ơ liu … Có thể phân loại dầu thực vật theo nhu cầu làm thực phẩm cho con người: dầu ăn được và dầu khơng ăn được.[1] - Dầu ăn. .. của dầu thực vật [19] Loại dầu Cặn Chỉ số cetan Dầu đậu phộng 0,50 39 - 41 Dầu cải dầu 0,28 38 Dầu dừa 0,11 40 - 42 Dầu bơng 0,49 35 - 40 Dầu cọ 0,42 38 - 40 Dầu thầu dầu 0,10 Dầu đậu nành 0,54 36 - 38 Dầu diesel < 0,01 45 - 50 SVTH : Nguyễn Thị Thùy An Trang 5 Luận văn tốt nghiệp GVHD: Thầy Nguyễn Mộng Hồng 2.1.4 Các phương pháp xử lý dầu thực vật để làm nhiên liệu cho động cơ đốt trong[2] Để sử dụng. .. nhân gây ra các biến đổi hóa, lý của dầu là phản ứng nhiệt phân, phản ứng oxi hóa và phản ứng thủy phân [7] 2.2.3 Ưu điểm và nhược điểm của dầu ăn đã qua sử dụng khi chuyển hóa thành BDF [29]  Ưu điểm Do các loại dầu này có xuất phát ban đầu từ dầu thực vật, nên khi sử dụng làm nhiên liệu cũng có các ưu điểm như sau: - Dầu sử dụng cho nấu ăn đa số có nguồn gốc từ thực vật, nên đây cũng có thể coi... diesel Dầu diesel cũng có nguồn gốc từ dầu mỏ, cũng có gốc là CxHy Dầu diesel có 2 loại thơng dụng, đó là dầu DO (diesel Oil) và dầu FO (fuel Oil) - Dầu FO: có độ nhớt cao (đặc), được chưng cất lấy ra từ nhiệt độ cao (3500oC) Dầu FO dùng để chạy những động cơ có số vòng quay thấp như: máy phát điện, tàu thuỷ, các nhà máy nhiệt điện - Dầu DO: còn gọi là dầu gasoil, lỗng hơn dầu FO, được lấy ra từ nhiệt. .. xuất dầu BDF từ dầu, mỡ động thực vật Trong đó, nhóm nghiên cứu của TS Nguyễn Đình Thành đã ra mắt cơng nghệ sản xuất BDF từ dầu phế thải và mỡ cá basa Có nhiều phương pháp để tổng hợp dầu BDF nhưng sử dụng xúc tác zeolite với tác nhân metanol (etanol) được xem là tốt nhất SVTH : Nguyễn Thị Thùy An Trang 16 Luận văn tốt nghiệp GVHD: Thầy Nguyễn Mộng Hồng - Ngày 20.11.2007, Thủ tướng Chính phủ đã ban... hóa 2.4.6.2.Các phương pháp thực hiện phản ứng transeste hóa [1], [29]  Phương pháp khuấy – gia nhiệt: Đây là phương pháp cổ điển Người ta sử dụng máy khuấy cơ học hay khuấy từ có gia nhiệt để khuấy trộn hỗn hợp tạo nên sự tiếp xúc tốt giữa hai pha đồng thời cung cấp nhiệt cho q trình phản ứng SVTH : Nguyễn Thị Thùy An Trang 20 Luận văn tốt nghiệp GVHD: Thầy Nguyễn Mộng Hồng Phương pháp này dễ thực ... trường dầu ăn qua sử dụng tổng hợp thành cơng BDF, phương pháp khuấy từ gia nhiệt xúc tác NaOH - Đã khảo sát thành cơng đưa điều kiện tối ưu để tổng hợp BDF phương pháp :  Tỉ lệ mol metanol /dầu. .. Phân tích thành phần acid béo dầu ăn qua sử dụng Coopmart Cần Thơ 27 Hình 3.2: Quy trình tổng hợp BDF từ dầu ăn qua sử dụng phương pháp nhiệt xúc tác NaOH 28 Hình 4.1:... 3.2: Quy trình tổng hợp BDF từ dầu ăn qua sử dụng phương pháp nhiệt xúc tác NaOH SVTH : Nguyễn Thị Thùy An Trang 28 Luận văn tốt nghiệp GVHD: Thầy Nguyễn Mộng Hồng Quy trình tổng hợp BDF thực quy