Đang tải... (xem toàn văn)
NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP BIODIESEL TỪ DẦU BÉO PHẾ THẢI TRÊN NỀN DUNG MÔI SÂU (DESDEEP EUTECTIC SOLVENTS)CHOLINE CHLORIDEPTSA TỔNG HỢP HỮU CƠ Dung môi sâu có tính acid (DES) được nghiên cứu làm chất xúc tác trong quá trình chuyển hóa ester với các yếu tố nhiệt độ , thời gian , tỷ lệ methanol,… Từ đó ứng dụng các phản ứng ester của các acid béo để nâng cao hiệu suất tổng hợp biodiesel từ dầu ăn đã qua sử dụng. Dung môi eutectic sâu dựa trên acid ptoluenesulfonic (PDES), bao gồm acid ptoluenesulfonic và Choline chloride (1: 3, mol), được coi là chất xúc tác và dung môi của phản ứng chuyển hóa hiệu quả để sản xuất dầu diesel sinh học. Các điều kiện tối ưu cho quá trình esster hóa như sau: xúc tác 0.75% PDES, tỷ lệ mol methanol và dầu là 88.27 :1, nhiệt độ phản ứng là 60℃ và thời gian phản ứng 60 phút.
TỔNG LIÊN ĐOÀN LAO ĐỘNG VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC TƠN ĐỨC THẮNG KHOA KHOA HỌC ỨNG DỤNG LÊ HỒI PHONG NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP BIODIESEL TỪ DẦU BÉO PHẾ THẢI TRÊN NỀN CHOLINE CHLORIDE/PTSA CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP TỔNG HỢP HỮU CƠ THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH, NĂM 2022 TỔNG LIÊN ĐOÀN LAO ĐỘNG VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC TƠN ĐỨC THẮNG KHOA KHOA HỌC ỨNG DỤNG LÊ HỒI PHONG – 61702195 NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP BIODIESEL TỪ DẦU BÉO PHẾ THẢI TRÊN NỀN CHOLINE CHLORIDE/PTSA CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP TỔNG HỢP HỮU CƠ Người hướng dẫn PGS.TS Đặng Chí Hiền THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH, NĂM 2022 GVHD: PGS.TS ĐẶNG CHÍ HIỀN CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP LỜI CẢM ƠN -Đầu tiên em xin phép gửi lời cảm ơn chân thành đến PGS.TS Đặng Chí Hiền Ths Lê Văn Dũng, người tận tình hướng dẫn giúp đỡ em suốt thời gian thực chuyên đề nghiên cứu vừa qua Thầy người truyền đạt cho em nhiều kiến thức vô bổ ích chuyên ngành kinh nghiệm thực tiễn, thầy hỗ trợ hướng dẫn em cách tận tình Khơng thầy cịn ln động viên, khích lệ em để em vượt qua khó khăn để em hồn thành đề tài nghiên cứu cách tốt Em vô sâu sắc biết ơn thầy Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến trường Đại học Tôn Đức Thắng, Khoa Khoa học Ứng dụng với toàn thể q thầy Khoa ln tận tình giảng dạy truyền đạt kiến thức tảng kỹ cho em Đồng thời quý thầy cô nhà trường tạo hội điều kiện tốt để em tiếp cận thực đề tài cách dễ dàng Bên cạnh đó, em trân trọng gửi lời cảm ơn đến quý thầy cô anh chị phịng 4.2 – Viện Cơng Nghệ Hóa Học thuộc Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ đồng hành giúp đỡ em suốt chặng đường vừa qua Đặc biệt thầy Ths Lê Văn Dũng ln nhiệt tình hướng dẫn, giúp đỡ truyền đạt kiến thức kinh nghiệm cho em Em xin chân thành cảm ơn thầy TP Hồ Chí Minh, ngày 21 tháng 03 năm 2022 Tác giả (Ký tên ghi rõ họ tên) Lê Hoài Phong SVTH: LÊ HỒI PHONG MSSV: 61702195 GVHD: PGS.TS ĐẶNG CHÍ HIỀN CHUN ĐỀ TỐT NGHIỆP LỜI CAM ĐOAN Cơng trình hồn thành Viện Cơng Nghê Hóa Học- Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam Cán hướng dẫn khoa học: PGS.TS Đặng Chí Hiền (Ghi rõ học hàm, học vị, họ tên chữ ký) Khóa luận/Đồ án tốt nghiệp bảo vệ Hội đồng đánh giá Khóa luận/Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Tôn Đức Thắng vào ngày… /…/…… Xác nhận Chủ tịch Hội đồng đánh giá Khóa luận/Đồ án tốt nghiệp Trưởng khoa quản lý chuyên ngành sau nhận Khóa luận/Đồ án tốt nghiệp sửa chữa (nếu có) CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG ………………………… ……………………………… TRƯỞNG KHOA CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP GVHD: PGS.TS ĐẶNG CHÍ HIỀN LỜI CAM ĐOAN ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI VIỆN CƠNG NGHỆ HĨA HỌC – VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng hướng dẫn khoa học PGS.TS Đặng Chí Hiền Các nội dung nghiên cứu, kết đề tài trung thực chưa cơng bố hình thức trước Những số liệu bảng biểu phục vụ cho việc phân tích, nhận xét, đánh giá tác giả thu thập từ nguồn khác có ghi rõ phần tài liệu tham khảo Ngoài ra, luận văn sử dụng số nhận xét, đánh số liệu tác giả khác, quan tổ chức khác có trích dẫn thích nguồn gốc Nếu phát có gian lận tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm nội dung luận văn Trường Đại học Tôn Đức Thắng không liên quan đến vi phạm tác quyền, quyền gây q trình thực (nếu có) TP Hồ Chí Minh, ngày 21tháng 03 năm 2022 Tác giả Lê Hoài Phong SVTH: LÊ HOÀI PHONG MSSV: 61702195 GVHD: PGS.TS ĐẶNG CHÍ HIỀN CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP BIODIESEL TỪ DẦU BÉO PHẾ THẢI TRÊN NỀN CHOLINE CHLORIDE/PTSA TĨM TẮT Dung mơi sâu có tính acid (DES) nghiên cứu làm chất xúc tác trình chuyển hóa ester với yếu tố nhiệt độ , thời gian , tỷ lệ methanol,… Từ ứng dụng phản ứng ester acid béo để nâng cao hiệu suất tổng hợp biodiesel từ dầu ăn qua sử dụng Dung môi eutectic sâu dựa acid p-toluenesulfonic (P-DES), bao gồm acid p-toluenesulfonic Choline chloride (1: 3, mol), coi chất xúc tác dung môi phản ứng chuyển hóa hiệu để sản xuất dầu diesel sinh học Các điều kiện tối ưu cho q trình esster hóa sau: xúc tác 0.75% P-DES, tỷ lệ mol methanol dầu 88.27 :1, nhiệt độ phản ứng 60℃ thời gian phản ứng 60 phút Hiệu suất ester hóa đạt gần 98% P-DES xem chất xúc tác không đồng sau phản ứng, tách dễ dàng tái sử dụng cho q trình P-DES loại bỏ lượng sản phẩm phụ (glycerine) sản phẩm biodiesel cuối cùng, làm cho trình trở nên đơn giản SVTH: LÊ HOÀI PHONG MSSV: 61702195 CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP GVHD: PGS.TS ĐẶNG CHÍ HIỀN BIODIESEL CONVERSION FROM WASTE COOKING OIL USING DEEP EUTECTIC SOLVENT (DES) MADE FROM ACID-BASED SOLVENT CHOLINE CLORIDE - PTSA ABSTRACT Deep Eutectic Solvents (DES) have been researched as catalysts in the esterfication process controlling for temperature, time, methanol ratio, and other factors As a result, fatty acid esterification can be used to improve the efficiency of biodiesel synthesis from used cooking oil p-Toluenesulfonic acid-based deep eutectic solvent (PDES), composed of p-toluenesulfonic acid and choline chloride (1:3, mol/mol), was found to be an efficient catalyst for biodiesel conversion The optimal conditions for esterification were: 0.75% P-DES catalyst, 88.27:1 molar ratio of methanol to acid, reaction temperature of 60℃, and hours of reaction time The esterification yield has reached 98%, and the P-DES exhibited as a heterogeneous catalyst after the reaction, which could be easily seperated Additionally, P-DES could remove substantial amount of by-product (glycerine) in the final biodiesel product, making this process much cleaner and simpler SVTH: LÊ HOÀI PHONG MSSV: 61702195 i CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP GVHD: PGS.TS ĐẶNG CHÍ HIỀN DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT d Mũi đôi (doublet) DES Deep Eutectic Solvent FAME Fatty acid methyl esters FFA Free fatty acids Gly Glycerine HBA Hydrogen bond accepting HBD Hydrogen bond donor HFRR High-frequency reciprocating rig m Mũi đa (multiplet) NMR Nuclear magnetic resonance P-DES DES (ChCl:PTSA-1:3 mol) PTSA p-Toluenesulfonic s Mũi đơn (singlet) t Mũi ba (triplet) TLC Sắc ký mỏng Transester: Chuyển hóa ester xúc tác kiềm SVTH: LÊ HỒI PHONG MSSV: 61702195 ii CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP GVHD: PGS.TS ĐẶNG CHÍ HIỀN DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Đồ thị biểu diễn điểm eutectic Hình 1.2 Nguyên liệu sản xuất biodiesel Hình 2.1 Dầu ăn qua sử dụng thu gom từ cửa hàng GS25 24 Hình 2.2 Hệ thống chưng cất methanol 28 Hình 2.3 Dầu ăn qua sử dụng 29 Hình 2.4 Sắc ký mỏng dầu thô ban đầu 30 Hình 2.5 Hệ khuấy hỗn hợp P-DES (ChCl:PTSA) 31 Hình 2.6 Hệ thống phản ứng transer xúc tác KOH 34 Hình 2.7 Hiện tượng tách pha sau phản ửng tranester xúc tác KOH 35 Hình 2.8 Methylester 36 Hình 3.1 Khảo sát Oleic acid:MeOH P-DES theo nhiệt độ 47 Hình 3.2 Khảo sát Oleic acid:MeOH P-DES theo thời gian 50 Hình 3.3 Khảo sát tỷ lệ mol Oleic acid so với MeOH P-DES 53 Hình 3.4 Khảo sát acid MeOH T=35oC 54 Hình 3.5 Khảo sát acid với ancol 55 Hình 3.6 Sản phẩm giai đoạn sau xúc tác P-DES 63 Hình 3.7 TLC giai đoạn xúc tác P-DES 63 Hình 3.8 TLC (pha trên)trước sau xúc tác KOH 64 Hình 3.9 Sản phẩm sau giai đoạn transester xúc tác KOH 64 SVTH: LÊ HOÀI PHONG MSSV: 61702195 iii CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP GVHD: PGS.TS ĐẶNG CHÍ HIỀN Hình 3.10 Hiệu suất tái sử dụng P-DES 66 Hình 3.11 Lớp P-DES tái sử dụng 66 Hình 3.12 TLC P-DES tái sử dụng 67 Hình 3.13 Sản phẩm tổng hợp biodiesel 68 Hình 3.14 TLC biodiesel 68 SVTH: LÊ HOÀI PHONG MSSV: 61702195 73 CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP GVHD: PGS.TS ĐẶNG CHÍ HIỀN choline chloride–ethylene glycol as co-solvent Paper presented at the AIP Conference Proceedings Liu, W., & Wang, F (2018) p-Toluenesulfonic acid-based deep eutectic solvent as transesterification catalyst for biodiesel production Journal of oleo science, ess18018 FSSAI (2015) Manual of Methods of Analysis of Foods: Oils and Fats: Food Safety and Standard Authority of India New Delhi Alhassan, Y., & Kumar, N (2016) Single step biodiesel production from Pongamia pinnata (Karanja) seed oil using deep eutectic solvent (DESs) catalysts Waste and biomass valorization, 7(5), 1055-1065 Abbott, A P., Cullis, P M., Gibson, M J., Harris, R C., & Raven, E (2007) Extraction of glycerine from biodiesel into a eutectic based ionic liquid Green Chemistry, 9(8), 868-872 SVTH: LÊ HỒI PHONG MSSV: 61702195 74 GVHD: PGS.TS ĐẶNG CHÍ HIỀN CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP PHỤ LỤC PHỤ LỤC KẾT QUẢ GC-MS Acid:MeOH:P-DES Phụ lục 1.1 GC-MS methyl ester Octanoic acid Phụ lục 1.2 GC-MS methyl ester 9-Octandecenoic acid(Oleic acid) SVTH: LÊ HOÀI PHONG MSSV: 61702195 75 CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP GVHD: PGS.TS ĐẶNG CHÍ HIỀN Phụ lục 1.3 GC-MS methyl ester Stearic acid Phụ lục 1.4 GC-MS methyl ester 11-bromoundecanoic SVTH: LÊ HOÀI PHONG MSSV: 61702195 76 CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP GVHD: PGS.TS ĐẶNG CHÍ HIỀN Phụ lục 1.5 GC-MS methyl ester Citric acid Phụ lục 1.6 GC-MS methyl ester Butanedioic acid(Succinic acid) SVTH: LÊ HOÀI PHONG MSSV: 61702195 77 GVHD: PGS.TS ĐẶNG CHÍ HIỀN CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP PHỤ LỤC QUẢ GC-MS Oleic:ancol:P-DES Phụ lục 2.1 GC-MS propyl ester Oleic acid Phụ lục 2.2 GC-MS isopropyl ester Oleic acid SVTH: LÊ HOÀI PHONG MSSV: 61702195 78 CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP GVHD: PGS.TS ĐẶNG CHÍ HIỀN Phụ lục 2.3 GC-MS butylester Oleic acid SVTH: LÊ HOÀI PHONG MSSV: 61702195 79 GVHD: PGS.TS ĐẶNG CHÍ HIỀN CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP PHỤ LỤC GC-MS BIODIESEL XÚC TÁC KOH ( GIAI ĐOẠN) Phụ lục 3.1 Thời gian lưu methyl ester Phụ lục 3.2 GC.MS 23.38 phút SVTH: LÊ HOÀI PHONG MSSV: 61702195 80 CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP GVHD: PGS.TS ĐẶNG CHÍ HIỀN Phụ lục 3.3 GC-MS 23.23 phút Phụ lục 3.4 GC-MS 23.20 phút SVTH: LÊ HOÀI PHONG MSSV: 61702195 81 CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP GVHD: PGS.TS ĐẶNG CHÍ HIỀN Phụ lục 3.5 GC-MS 21.97 phút Phụ lục 3.6 GC-MS 21.85 phút SVTH: LÊ HỒI PHONG MSSV: 61702195 82 GVHD: PGS.TS ĐẶNG CHÍ HIỀN CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP PHỤ LỤC Phổ NMR P-DES Phụ lục 4.1 Phổ 1HNMR P-DES(ChCl :PTSA-1:3 mol) SVTH: LÊ HOÀI PHONG MSSV: 61702195 83 CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP GVHD: PGS.TS ĐẶNG CHÍ HIỀN Phụ lục 4.2 Phổ 13C NMR P-DES(ChCl :PTSA-1:3 mol) SVTH: LÊ HOÀI PHONG MSSV: 61702195 84 GVHD: PGS.TS ĐẶNG CHÍ HIỀN CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP PHỤ LỤC SẢN PHẨM Phụ lục Sản phẩm P-DES(ChCl :PTSA-1:3 mol) SVTH: LÊ HOÀI PHONG MSSV: 61702195 85 GVHD: PGS.TS ĐẶNG CHÍ HIỀN CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP PHỤ LỤC KẾT QUẢ THÀNH PHẦN DẦU PHƯƠNG PHÁP HPLC Phụ lục 6.1 Phiếu mẫu thử nghiệm phương pháp HPLC SVTH: LÊ HOÀI PHONG MSSV: 61702195 86 CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP GVHD: PGS.TS ĐẶNG CHÍ HIỀN Phụ lục 6.2 Thành phần dầu ăn phế thải SVTH: LÊ HỒI PHONG MSSV: 61702195 87 GVHD: PGS.TS ĐẶNG CHÍ HIỀN CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP PHỤ LỤC PHỤ LỤC THỐNG KÊ MH HTB ± SD 41,73 ± 1,62g 62,2 ± 1,51e 75,6 ± 1,20d 82,5 ± 2,16c 85,7 ± 0,59b 97,9 ± 0,36a Phụ lục 7.1 Phụ lục thống kê theo thời gian Oleic acid:MeOH:P-DES MH HTB ± SD 51.1 ± 1.21f 61.2 ± 1.15e 80.7 ± 0.70d 85.6 ± 0.95c 93.6 ± 0.66b 98.3 ± 0.55a Phụ lục 7.2 Phụ lục thống kê theo tỷ lệ mol Oleic acid:MeOH P-DES SVTH: LÊ HOÀI PHONG MSSV: 61702195 ... ĐẶNG CHÍ HIỀN CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP BIODIESEL TỪ DẦU BÉO PHẾ THẢI TRÊN NỀN CHOLINE CHLORIDE/PTSA TĨM TẮT Dung mơi sâu có tính acid (DES) nghiên cứu làm chất xúc tác trình chuyển...TỔNG LIÊN ĐOÀN LAO ĐỘNG VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC TƠN ĐỨC THẮNG KHOA KHOA HỌC ỨNG DỤNG LÊ HỒI PHONG – 61702195 NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP BIODIESEL TỪ DẦU BÉO PHẾ THẢI TRÊN NỀN CHOLINE CHLORIDE/PTSA... số acid dầu ăn phế thải 56 Bảng 3.12 chuẩn độ số acid Biodiesel P-DES 57 Bảng 3.13 Chỉ số hóa lý dầu ăn phế thải biodiesel 57 Bảng 3.14 Thành phần dầu béo (dầu ăn phế thải)