Điều chế biodiesel từ mỡ cá basa bằng phương pháp trans ester hóa nhiệt xúc tác NaOH

Việc sử dụng phản ứng transeste hóa trong điều kiện khuấy từ gia nhiệt và xúc tác NaOH để điều chế biodiesel đã rút ngắn thời gian phản ứng và thời gian tách pha.. Qua đó cho thấy, quá t

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ

Giáo viên hướng dẫn: Sinh viên thực hiện:

Cô: PHAN THỊ NGỌC MAI NGUYỄN THỊ THÙY DƯƠNG

MSSV: 2091961

Lớp: Sư phạm Hóa Học K 35

Cần Thơ, 2013

LỜI CẢM ƠN

  

Trong suốt quá trình thực hiện luận văn em đã học hỏi và tích lũy được nhiều kinh nghệm quý báu về mặt kiến thức cũng như kinh nghiệm sống Để hoàn thành đề tài nghiên cứu này, ngoài sự nỗ lực của bản thân, em còn nhận rất nhiều sự hỗ trợ và

sự giúp đỡ rất tận tình của thầy cô, gia đình bạn và bạn bè Nay em xin chân thành gửi lời cảm ơn sâu sắc đến:

 Cô Phan Thị Ngọc Mai, Thầy Nguyễn Mộng Hoàng, Thầy Nguyễn Điền Trung đã tận tình hướng dẫn, đóng góp ý kiến và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho em trong quá trình làm thí nghiệm

 Quý Thầy, Cô trong Bộ môn Hóa học – Khoa Sư phạm – Trường Đại học Cần Thơ

 Gia đình, bạn bè, và tập thể Sư phạm Hóa học K35 những người luôn quan tâm giúp đỡ và đồng hành cùng em trong suốt thời gian vừa qua

Em xin chân thành cảm ơn !

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

  



NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN

  



MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN i

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN ii

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN iii

MỤC LỤC iv

CÁC TỪ VIẾT TẮT vi

DANH MỤC HÌNH vii

DANH MỤC BẢNG viiviii

Chương 1: PHẦN MỞ ĐẦU 1

1.1 Đặt vấn đề 1

1.2 Mục tiêu nghiên cứu 2

Chương 2: PHẦN NỘI DUNG 3

2.1 Giới thiệu biodiesel 3

2.1.1 Diesel 3

2.1.1.1 Giới thiệu diesel 3

2.1.1.2.Các tính chất của dầu diesel 3

2.1.2 Biodiesel (BDF) 4

2.1.2.1.Khái quát về Biodiesel 4

2.1.2.2 Ưu điểm của BDF 4

2.1.2.3 Nhược điểm của BDF 5

2.1.2.4 Các tiêu chuẩn về BDF nguyên chất 5

2.2 Nguồn nguyên liệu điều chế BDF 7

2.2.1 Mỡ cá basa 7

2.2.2 Metanol 9

2.3 Tình hình nghiên cứu và điều chế BDF 9

2.3.2 Tình hình nghiên cứu và sử dụng BDF trên thế giới 9

2.3.2 Tình hình nghiên cứu và sử dụng BDF ở Việt Nam 10

2.4 Các phương pháp hóa học sử dụng trong điều chế BDF 10

2.4.1.Phương pháp pha loãng 11

2.4.2 Phương pháp sấy nóng 11

2.4.3 Phương pháp crackinh 11

2.4.4 Phương pháp nhũ tương hóa 11

2.4.5 Phản ứng transeste hóa 12

2.4.5.1 Các phương pháp thực hiện phản ứng transeste hóa 13

2.4.5.2.Xúc tác sử dụng trong phản ứng transeste hóa 14

2.5 Kiến thức tổng quát về sắc ký lớp mỏng 16

2.5.1 Giới thiệu sắc ký lớp mỏng 16

2.5.2 Sự tương tác giữa hợp chất cần phân tích với pha tĩnh và pha động 17

2.5.3 Dung môi giải ly 17

2.5.4 Hiện hình các vết sau khi giải ly 18

Chương 3: THỰC NGHIỆM 19

3.1 Dụng cụ, hóa chất, nguyên liệu 19

3.1.1 Dụng cụ 19

3.1.2 Hóa chất 19

3.1.3 Nguyên liệu 19

3.2 Phần thực nghiệm 19

3.2.1 Xác định chỉ số axit của mỡ cá 19

3.2.2 Cách tính hiệu suất điều chế BDF 21

3.2.2 Quy trình điều chế metyl este từ mỡ cá basa 22

3.2.3 Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình điều chế Biodiesel 24

3.2.3.1 Khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ mol metanol/mỡ cá đến hiệu suất điều chế BDF24 3.2.3.2 Khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ % khối lượng (g) NaOH/mỡ cá đến hiệu xuất điều chế BDF 24

3.2.3.3.Khảo sát ảnh hưởng của thời gian thực hiện phản ứng đến hiệu xuất điều chế BDF 24

3.2.3.4 Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ đến hiệu suất điều chế BDF 25

3.2.4 Đánh giá độ sạch của BDF bằng phương pháp sắc ký lớp mỏng 25

3.2.5 Tiến hành với mẫu lớn, kết hợp các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất điều chế BDF 26

Chương 4: KẾT QUẢ - THẢO LUẬN 27

4.1 Kết quả khảo sát sự thay đổi chỉ số axit của mỡ cá theo thời gian 27

4.2 Kết quả khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất điều chế BDF 27

4.2.1 Khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ mol metanol/mỡ cá đến hiệu suất điều chế BDF 27 4.2.2 Khảo sát ảnh hưởng của lượng xúc tác NaOH đến hiệu suất điều chế BDF 29

4.2.3 Khảo sát ảnh hưởng của thời gian thực hiện phản ứng đến hiệu suất điều chế BDF 31

4.2.4 Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ đến hiệu suất điều chế BDF 33

4.3 Tiến hành thí nghiệm với mẫu lớn 35

4.4 Kết quả phân tích BDF điều chế từ mỡ cá basa bằng phương pháp HPLC 36

Chương 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 38

5.1 Kết luận 38

5.2 Kiến nghị 38

TÀI LIỆU THAM KHẢO 39

PHỤ LỤC 41

CÁC TỪ VIẾT TẮT

BDF: Nhiên liệu sinh học

B5: nhiên liệu sinh học gồm 5%BDF và 95% dầu DO

B20: nhiên liệu sinh học gồm 20%BDF và 80% dầu DO

B100: dầu biodiesel nguyên chất 100%BDF

TCVN: Tiêu chuẩn Việt Nam

FAMEs: Mono ankyl este

HPLC: Sắc lý lỏng hiệu nâng cao

EU: Liên minh châu Âu

DANH MỤC HÌNH

Hình 2.1: Phản ứng transeste hóa của triglyxerit với rượu 13

Hình 2.2: Cơ chế phản ứng transeste hóa xúc tác bazơ 15

Hình 3.1: Quy trình điều chế BDF từ mỡ cá basa bằng phương pháp nhiệt xúc

tác NaOH 22

Hình 3.2: Đánh giá độ sạch của BDF bằng sắc ký lớp mỏng 26

Hình 4.1: Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của tỉ lệ mol metanol/mỡ cá thời gian đến

hiệu suất điều chế BDF 28

Hình 4.2: Sắc ký lớp mỏng sản phẩm BDF ở các tỉ lệ mol metanol/mỡ cá khảo

Hình 4.6: Sắc ký lớp mỏng sản phẩm BDF ở các thời gian khảo sát 32

Hình 4.7: Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của nhiệt độ đến hiệu suất điều chế BDF

DANH MỤC BẢNG

Bảng 2.1: Các thông số kỹ thuật của dầu diesel 3

Bảng 2.2: Tiêu chuẩn về BDF nguyên chất (B100) của Việt Nam 6

Bảng 2.3: Thành phần axit béo có trong mỡ cá basa 7

Bảng 2.4: Thành phần axit béo của một số loại mỡ động vật 8

Bảng2.5: Các hỗn hợp hai dung môi được sắp xếp theo khả năng giải ly tăng dần (chỉ có giá trị đối với chất hấp thu ái nước) 17

Bảng 3.1: Lượng mẫu cần cân dựa vào chỉ số axit 20

Bảng 3.2 : Thành phần phần trăm của các axit béo có trong mỡ cá basa 21

Bảng 4.1: Kết quả chuẩn độ chỉ số axit của mỡ cá theo thời gian 27

Bảng 4.2: Kết quả khảo sát của ảnh hưởng tỉ lệ metanol/mỡ cá đến hiệu suất điều chế BDF 28

Bảng 4.3: Kết quả khảo sát ảnh hưởng tỉ lệ % xúc tác so với dầu đến hiệu suất điều chế BDF 30

Bảng 4.4: Kết quả khảo sát ảnh hưởng của thời gian phản ứng đến hiệu suất điều chế BDF 31

Bảng 4.5: Kết quả khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ đến hiệu suất điều chế BDF 33

Bảng 4.6: Kết quả của ba mẫu lớn 35

Bảng 4.7: Giá trị diện tích các mũi píc trên biểu đồ tương ứng với hàm lượng các chất có trong mẫu BDF 36

TÓM TẮT LUẬN VĂN

Đề tài nghiên cứu nhằm mục đích điều chế được biodiesel từ mỡ cá basa bằng phương pháp nhiệt xúc tác NaOH Việc sử dụng phản ứng transeste hóa trong điều kiện khuấy từ gia nhiệt và xúc tác NaOH để điều chế biodiesel đã rút ngắn thời gian phản ứng và thời gian tách pha Các yếu tố như: tỉ lệ mol metanol/mỡ cá, tỉ lệ % khối lượng (g) NaOH/mỡ cá (g), thời gian thực hiện phản ứng, nhiệt độ phản ứng đã được khảo sát và đưa ra điều kiện tối ưu Kết quả nghiên cứu cho thấy điều kiện tốt nhất để điều chế biodiesel là: tỉ lệ mol metanol/mỡ cá 6:1, tỉ lệ % khối lượng (g) NaOH/mỡ cá 0,8%, thời gian thực hiện phản ứng là 150 phút, nhiệt độ phản ứng là 60°C Khi tổng hợp những điều kiện tốt nhất để điều chế biodiesel thì hiệu suất của phản ứng thu được trên 90% và sản phẩm biodiesel chứa 94,64% methyl este Qua đó cho thấy, quá trình điều chế BDF từ nguyên liệu mỡ cá bằng phương pháp nhiệt xúc tác NaOH có mức độ chuyển hóa tương đối cao và việc chọn các điều kiện tốt nhất trong quá trình khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến điều chế BDF là phù hợp

Chương 1: PHẦN MỞ ĐẦU

1.1 Đặt vấn đề

Trong những năm gần đây cùng với sự công nghiệp hóa, hiện đại hóa và bùng

nổ dân số nhu cầu về nguyên liệu ngày một tăng Với tốc độ khai thác như hiện nay thì nguồn nhiên liệu tự nhiên như dầu mỏ, than đá, khí đốt ngày một cạn kiệt Việc sử dụng nguồn năng lượng hóa thạch đưa đến một số hệ quả quan trọng như ô nhiễm môi truờng, hiệu ứng nhà kính Đồng thời khủng hoảng năng lượng đang có chiều hướng tăng nên việc tìm ra nguồn năng lượng thay thế là vấn đề cần thiết và quan trọng để phát triển kinh tế bền vững

Ngày nay, có nhiều nghiên cứu trên thế giới để tìm ra nguồn năng lượng thay thế cho nguồn năng lượng hóa thạch như: thủy năng, năng lượng mặt trời, năng lượng gió, nhiên liệu sinh học để đảm bảo an ninh năng lượng Trong đó, nhiên liệu sinh học biodiesel (BDF) đang là lĩnh vực được quan tâm hàng đầu BDF là dầu diesel sinh học, không độc và là nguồn nhiên liệu sạch trong tương lai BDF có thể điều chế từ nhiều nguồn nguyên liệu động, thực vật khác nhau như: dầu cọ, dầu mè, dầu dừa, mỡ động vật, phế phẩm dầu ăn, Việt Nam là một trong những nước xuất khẩu cá basa nhiều trên thế giới Hàng năm, một lượng lớn mỡ cá không được sử dụng hợp lý đã gây nên một vấn đề lớn về ô nhiễm môi trường Chính vì vậy, việc nghiên cứu điều chế nhiên liệu BDF từ mỡ cá basa sẽ đem lại nhiều lợi ích về kinh tế, nâng cao giá trị thương phẩm của cá basa, đồng thời tiết kiệm nguồn tài nguyên thiên nhiên đồng thời giải quyết các vấn đề về môi trường

Có rất nhiều phương pháp điều chế biodiesel như: phương pháp sấy nóng, phương pháp pha loãng, phương pháp cracking, phương pháp nhũ tương hóa, phương pháp transeste hóa,…Với dụng cụ và trang thiết bị trong phòng thí nghiệm hiện có nên

tôi chọn đề tài : “Điều chế biodiesel từ mỡ cá basa bằng phương pháp nhiệt xúc tác

NaOH”

1.2 Mục tiêu nghiên cứu

Khái quát phương pháp chuyển hóa các axit béo và các triglyxerit trong mỡ cá basa thành nhiên liệu biodiesel dùng được cho động cơ Do đó mục tiêu của đề tài này tập trung vào khảo sát các vấn đề sau:

Tìm hiểu thành phần và tính chất, nguồn cung ứng của nguyên liệu mỡ cá basa trong điều chế biodiesel

Tìm hiểu các phương pháp trong điều chế biodiesel từ mỡ cá basa.Trong đó, tập trung vào nghiên cứu xây dựng quy trình tối ưu để điều chế biodiesel từ mỡ cá basa bằng phương pháp nhiệt xúc tác NaOH

Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình điều chế biodiesel từ mỡ cá basa bằng phương pháp nhiệt xúc tác NaOH

Chương 2: PHẦN NỘI DUNG

2.1 Giới thiệu biodiesel

2.1.1 Diesel

2.1.1.1 Giới thiệu diesel [3]

Nhiên liệu diesel (DF – diesel fuel) hay còn gọi là dầu diesel (DO – dieseloil) là nhiên liệu dùng cho động cơ diesel sử dụng rộng rãi trong sản xuất nông, lâm, ngư nghiệp, trong hàng hải, giao thông,…

DO được sản xuất chủ yếu từ phân đoạn gasoil và là sản phẩm của quá trình chưng cất trực tiếp dầu mỏ Phân đoạn diesel có khoảng nhiệt độ sôi 250 – 370C, thành phần hiđrocacbon của phân đoạn này gồm: parafin, naphten, aromatic và olefin với số nguyên tử cacbon từ 12 – 18

2.1.1.2.Các tính chất của dầu diesel [3]

Những yêu cầu đối với nhiên liệu diesel:

- Đảm bảo cấp nhiên liệu liên tục và tin cậy vào buồng cháy, phù hợp với quá trình làm việc của động cơ

- Có khả năng tự cháy và bay hơi phù hợp để động cơ khởi động dễ dàng, có tốc

độ tăng áp suất xi lanh không quá lớn và có tốc độ cháy đủ lớn

- Ít đóng cặn trong hệ thống cấp nhiên liệu và trong xi lanh

- Có tính ăn mòn thấp

Một số tiêu chuẩn Việt Nam về nhiên liệu diesel được trình bày ở bảng 2.1

Bảng 2.1: Tiêu chuẩn Việt Nam về nhiên liệu diesel TCVN 5869:2005 [3]

Cặn cacbon của 10% cặn chưng cất,

% khối lượng

D 189

D 4530

6324: 1997 0,3 max

Điểm đông đặc, °C D 97 3753: 1995 + 6 max

Hàm lượng tro, % khối lượng D 482 2690: 1995 0,01 max

Hàm lượng nước và tạp chất cơ học,

2.1.2.1.Khái quát về Biodiesel [3]

“Biodiesel” hay “ Diesel sinh học” (biodiesel fuel – thường viết tắt là BDF) là thuật ngữ dùng để chỉ loại nhiên liệu lỏng có tính năng tương tự và có thể dùng thay thế cho động cơ diesel truyền thống Biodiesel được điều chế từ dầu thực vật hay mỡ động vật, dầu của tảo,… thường được điều chế bằng phản ứng transeste chuyển đổi hay este hóa của các triglixerit, axit tự do với rượu bậc nhất no đơn chức mạch từ C1 –

C4 tạo thành các ankyl este thông dụng nhất là metanol Các axit béo trong dầu, mỡ có

số cacbon tương đương với các phân tử có trong DO, hơn nữa cấu trúc của những axit này là mạch thẳng nên chỉ số xê-tan cao Đó là lý do chính để chọn dầu thực vật, mỡ động vật làm nguyên liệu điều chế biodiesel

2.1.2.2 Ưu điểm của BDF [3], [5]

 Về mặt môi trường

 Có khả năng tự phân huỷ và không độc

 Trong biodiesel không chứa lưu huỳnh và hợp chất vòng thơm, do đó khi cháy không sinh ra khí thải độc hại → Giảm ô nhiễm môi trường

 Về mặt kỹ thuật

 Biodiesel rất linh động có thể trộn với diesel theo bất kì tỉ lệ nào

 Biodiesel có điểm chớp cháy cao hơn diesel, đốt cháy hoàn toàn, an toàn trong tồn trữ và sử dụng

 Độ nhớt tốt, giảm được hiện tượng mài mòn và va đập trong động cơ

 Không chứa lưu huỳnh nên trong quá trình cháy không tạo SO2 gây ăn mòn và tạo cặn trong buồng đốt

 Về mặt kinh tế

 Thúc đẩy ngành nông nghiệp phát triển, tận dụng tiềm năng sẵn có của ngành nông nghiệp như dầu phế thải, mỡ động vật, các loại dầu khác ít có giá trị sử dụng trong thực phẩm

 Đồng thời đa dạng hoá nền nông nghiệp và tăng thu nhập ở vùng miền nông thôn

 Giảm sự tiêu dùng các sản phẩm dầu mỏ, tạo nên sự chủ động cho những nước phải nhập khẩu nhiên liệu

 Tạo ra sản phẩm phụ glyxerol có nhiều ứng dụng trong các ngành công nghiệp

2.1.2.3 Nhược điểm của BDF [1], [3], [5]

 Biodiesel có nhiệt độ đông đặc cao hơn diesel một ít gây khó khăn cho các nước có nhiệt độ vào mùa đông thấp

 Biodiesel có giá trị nhiệt lượng thấp hơn dầu diesel dẫn đến tăng lượng tiêu hao nhiên liệu biodiesel

 Chi phí điều chế cao

 Nhiên liệu biodiesel gây ra lượng muội than bám vào vòi phun cao hơn

so với diesel

 Chứa các mạch hydrocarbon chưa bão hòa nên dễ bị oxy hóa thành các hợp chất khác, làm cho quá trình bảo quản nhiên liệu biodiesel không được lâu

2.1.2.4 Các tiêu chuẩn về BDF nguyên chất

Tiêu chuẩn kỹ thuật Việt Nam về nhiên liệu diesel sinh học gốc (B100) được

trình bày trong các bảng 2.3

Bảng 2.2: Tiêu chuẩn về BDF nguyên chất (B100) của Việt Nam [9]

1 Hàm lượng este, % khối lượng 96,5 min EN 14103

2 Khối lượng riêng 15oC, kg/m3 860-900 TCVN 6594 (ASTM D 1298)

3 Điểm chớp cháy oC 130,0 min TCVN 2693 (ASTM D 93)

4 Nước và cặn,% thể tích 0,050 max TCVN 7757 (ASTM D2709)

5 Độ nhớt động học tại 40oC,

mm2/s

1,9 - 6 TCNV 3171(ASTM D 445)

6 Tro sunfat, % khối lượng 0,020 max TCVN 2689 (ASTM 874)

7 Lưu huỳnh, % khối lượng (ppm) 0,05 (500) max ASTM D 5453/ TCVN 6701

(ASTM D 2622)

10 Điểm vẩn đục, oC Báo cáo ASTM D 2500

11 Cặn cacbon, % khối lượng 0,050 max ASTM 4530

12 Trị số axit mg KOH/g 0,50 max TCVN 6325 (ASTM D 664)

13 Chỉ số Iot, g Iot/ 100g 120 max EN 14111/ TCVN 6122

(ISO 3961)

14 Độ ổn định oxy hóa, tại 110oC,

giờ

15 Glycerol tự do, % khối lượng 0,020 max ASTM D 6584

16 Glycerol tổng, % khối lượng 0,240 max ASTM D 6584

17.Phospho, % khối lượng 0,001 max ASTM D 4951

18 Nhiệt độ cất, 90% thu hồi,oC 360 max ASTM D 1160

2.2 Nguồn nguyên liệu điều chế BDF

2.2.1 Mỡ cá basa

Biodiesel có thể được điều chế từ nhiều nguồn nguyên liệu khác nhau như các loại dầu thực vật (dầu đậu nành, dầu hạt hướng dương, dầu cọ, dầu hạt nho, dầu dừa, dầu mè,…), mỡ động vật (mỡ bò, cừu, gà,…) và dầu ăn phế thải Một trong những hướng đi mới trong việc nghiên cứu các nguồn nhiên liệu sinh học đến từ hạt cà phê, chính xác hơn là từ bã cà phê và hạt cao su, Việc lựa chọn nguồn nguyên liệu tùy thuộc vào điều kiện của từng địa phương và từng đất nước Ở nước ta, nguồn phế phẩm mỡ cá basa từ ngành công nghiệp chế biến và xuất khẩu thủy sản, không sử dụng

để làm thức ăn cho người cũng được ứng dụng để điều chế biodiesel Cũng giống như các động vật khác mỡ cá cũng có chứa các hợp chất lipit, triglyxerit (là este của glyxerol và các axit béo chiếm chủ yếu từ 95% đến 98% của lipit), axit béo, photpho lipit, sáp, hợp chất có nitơ [8]… Thành phần và tính chất hóa học của mỡ cá có ảnh hưởng nhất định đến quá trình sản xuất, cũng như chất lượng của biodiesel

Những nghiên cứu thử nghiệm sơ bộ cũng cho thấy mỡ cá tuy có mùi tanh và

có màu vàng, nhưng có thành phần axit béo gần tương tự như mỡ heo và một số dầu thực vật; có tính chất hóa lý và cảm quan tốt, có thể được xử lý công nghệ tương tự các loại dầu mỡ khác

Mỡ cá có chỉ số axit thấp (AV < 1), như vậy rất thích hợp để điều chế metyl este trên cơ sở xúc tác bazơ rắn

Ngoài ra, trong hàm lượng mỡ cá, có một thành phần lớn các triglyxerit của các axit béo không no, đây là điểm khác biệt của mỡ cá so với mỡ của các loài động vật khác Số cacbon trong axit béo từ 14 - 22 nguyên tử cacbon, độ bất bão hòa tối đa là 6

Vì thế, mỡ cá có điểm đông đặc của dầu cá thấp hơn động vật khác Ở nhiệt độ thường

ở trạng thái lỏng sệt, nhiệt độ thấp bị đông đặc ở mức độ khác nhau Chính vì vậy, mỡ

cá là loại mỡ có tiềm năng nhất để sử dụng chuyển hóa thành các ankyl este , dùng làm biodiesel hay dung môi sinh học

Thành phần axit béo có trong mỡ cá được trình bày ở bảng 2.3

Bảng 2.3: Thành phần axit béo có trong mỡ cá basa

7 Cis - 9,12 - Octadecadienoic axit C18 : 2 9,96

Hàm lượng axit béo có trong một số loài động vật được trình bày ở bảng 2.4

Bảng 2.4: Thành phần axit béo của một số loại mỡ động vật[13]

- Không cạnh tranh nguồn nguyên liệu với ngành thực phẩm

- Sử dụng được những nguồn phế phẩm làm nguyên liệu thô không những giúp

ta giảm được giá nguyên liệu mà còn giúp ta giảm chi phí cho khâu xử lý ô nhiễm

- Việc sử dụng nguồn nguyên liệu mỡ phế phẩm giúp giảm giá thành sản phẩm, tạo ra khả năng cạnh tranh nhiên liệu biodiesel trên thị trường so với các nguồn nhiên liệu khác

Nhược điểm [5]

Cũng như dầu thực vật, các loại phụ phẩm trước khi đưa vào điều chế biodiesel đều phải qua xử lý, tách các chất béo ra thành dạng lỏng Khi sử dụng làm nhiên liệu một vài nhược điểm cần khắc phục khi sử dụng làm nhiên liệu là:

- Độ nhớt cao làm cho quá trình phun nhiên liệu trong động cơ không đều

- Nhiệt độ đông đặc cao do chứa nhiều các mạch hydrocarbon bão hòa Vì thế, chúng không thích hợp để sử dụng ở dạng tinh khiết cho xe cộ khi thời tiết lạnh

- Nhiệt độ cháy cao hơn so với diesel do độ bay hơi của các hợp chất trong mỡ cũng như là các metyl este trong biodiesel

- Chất béo trong cá chứa nhiều axit béo chưa bão hòa do đó rất mỡ cá dễ bị oxy hóa sinh ra các sản phẩm cấp thấp như andehyt, xeton, skaton… gây ra mùi ôi thiu khó chịu

2.2.2 Metanol

Rượu được sử dụng trong quá điều chế BDF thường là các loại rượu đơn chức khoảng

từ 1 đến 8 nguyên tử cacbon: metanol, etanol, butanol và amylancol Metanol và etanol

là các loại rượu được sử dụng nhiều nhất Etanol có ưu điểm là sản phẩm của nông nghiệp, có thể tái tạo được, dễ bị phân hủy sinh học, ít ô nhiễm môi trường Nhưng metanol lại được sử dụng nhiều hơn do metanol là rượu mạch ngắn nhất và phân cực

dễ phản ứng, và cho phép tách đồng thời pha glyxerol, dễ thu hồi lượng metanol dư sau khi kết thúc phản ứng Tuy nhiên, việc sử dụng metanol phải hết sức thận trọng Vì metanol là một chất độc, có thể gây chết người nếu uống phải dù một lượng rất nhỏ, nếu tiếp xúc trực tiếp với mắt có thể gây mù lòa

2.3 Tình hình nghiên cứu và điều chế BDF

2.3.2 Tình hình nghiên cứu và sử dụng BDF trên thế giới [1], [3], [5]

Quá trình transeste của một loại dầu thực vật được tiến hành đầu tiên bởi hai nhà hóa học E Duff và J Patrick năm 1853

Ngày 10/08/1893 lần đầu tiên Rudolf Diesel đã sử dụng Biodiesel do ông sáng chế từ dầu thực vật (dầu đậu phộng) để chạy động cơ diesel Để tưởng nhớ người đã có công đầu tiên đoán được giá trị to lớn của biodiesel, Nation Board Biodiesel đã quyết định lấy ngày 10 tháng 8 hằng năm bắt đầu từ năm 2002 làm ngày Diesel sinh học Quốc tế (International Biodiesel Day)

Trong những năm của thập kỷ 90, Pháp đã triển khai điều chế biodiesel từ dầu hạt cải, được dùng ở dạng B5 (5% Biodiesel với 95% Diesel) và B30 (30% Biodiesel trộn với 70% Diesel)

Hơn 100 năm qua, nhiều nhà khoa học trên khắp thế giới đã nghiên cứu phương pháp điều chế biodiesel từ các nguồn nguyên liệu khác nhau, nhằm đảm bảo an ninh năng lượng trên toàn cầu Năm 1998, học viện Biofuels của Áo đã thực hiện các dự

án biodiesel với 21 quốc gia Trong năm 2007, chỉ có khoảng 20 quốc gia điều chế biodiesel Đến năm 2010, có hơn 200 nước tham gia nghiên cứu và điều chế biodiesel, thúc đẩy thế giới bước vào một thời đại mới, mà các quốc gia đều tích cực tạo ra nguồn năng lượng xanh phục vụ chủ yếu cho ngành giao thông vận tải Hiện nay, đã có nhiều trạm biodiesel ở Châu Âu được xây dựng để cung cấp cho người sử dụng Nhằm giảm sự phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch và để ổn định nguồn cung

ứng, các quốc gia thuộc khối EU đã đặt ra mục tiêu là nhiên liệu sinh học chiếm 5.75% trong lĩnh vực giao thông vào năm 2010, và đạt con số 10% vào năm 2020 Khối EU dẫn đầu thị trường về biodiesel, chiếm 82% tổng số nhiên liệu sinh học và tiếp theo là Hoa Kỳ, đã đạt được năng suất cực lớn trong những năm qua

Hơn thế nữa, thị trường biodiesel của thế giới ước tính sẽ đạt con số 37 tỷ gallon, tương đương 140 tỷ lít vào năm 2016, tốc độ tăng trưởng hàng năm đạt 42% Tuy nhiên không phải tất cả các quốc gia này đều điều chế biodiesel với quy mô lớn, nên sản lượng thực tế chưa đạt đến mức tối đa Thực tế, người ta đã nghiên cứu gần như tất cả những nguồn nguyên liệu có thể sử dụng để điều chế BDF như: dầu thực vật, mỡ động vật, tảo,…Việc lựa chọn dầu thực vật hay mỡ động vật phụ thuộc vào nguồn tài nguyên sẵn có và điều kiện khí hậu của từng vùng

2.3.2 Tình hình nghiên cứu và sử dụng BDF ở Việt Nam [1], [3]

Tại Việt Nam, tuy đã có nhiều nhóm quan tâm nghiên cứu điều chế biodiesel trong phòng thí nghiệm cách đây khoảng 20 năm nhưng việc đưa biodiesel vào điều chế và thương mại chỉ phát triển vài năm gần đây.Tại An Giang, công ty Agifish xây dựng nhà máy chế biến biodiesel công suất 30.000 lít/ngày Ở Cần Thơ, công ty TNHH Minh Tú đã đầu tư hơn 12 tỷ đồng xây dựng nhà máy điều chế biodiesel từ

mỡ cá Năm 2007, công ty TNHH Minh Tú phối hợp với nông dân trồng 2.000 hecta jatropha tại các tỉnh miền Trung và Tây Nguyên để làm nguyên liệu điều chế BDF Tháng 8/2006, hệ thống thiết bị điều chế nhiên liệu biodiesel từ dầu ăn phế thải với công suất 2 tấn/ngày được triển khai tại công ty Phú Xương, quận Thủ Đức, TPHCM Giữa năm 2007, quận 8 – TPHCM, nhà máy điều chế dầu diesel từ dầu thực vật phế thải của nước ta chính thức hoạt động

Trên cơ sở các kết quả nghiên cứu đã đạt được của PGS.TS Vũ Thị Thu Hà cùng đồng nghiệp, dự án nhà máy điều chế biodiesel công suất 30.000 tấn/năm đang

được triển khai ở giai đoạn lặp báo cáo nghiên cứu khả thi Bộ công nghiệp đang xây dựng đề án phát triển nhiên liệu sinh học đến năm 2015, tầm nhìn 2020 với mục tiêu điều chế xăng E10 và biodiesel nhằm thay thế một phần nhiên liệu truyền thống hiện nay Đến năm 2020, công nghệ điều chế biodiesel ở Việt Nam sẽ đạt trình độ tiên tiến trên thế giới với sản lượng khoảng 5 tỷ lít xăng E10 và 500 triệu lít biodiesel B10/năm

2.4 Các phương pháp hóa học sử dụng trong điều chế BDF

Việc sử dụng trực tiếp dầu thực vật và mỡ làm nhiên liệu cho động cơ diesel gặp những khó khăn như quá trình hóa hơi nhiên liệu ở nhiệt độ thấp kém, gây trở ngại cho quá trình khởi động, quá trình cháy không hoàn toàn dẫn đến giảm công

suất của động cơ, độ nhớt cao làm nghẽn hệ thống lọc gió, gây khó khăn cho hệ thống phun nhiên liệu Dầu thực vật và đặc biệt là mỡ động vật có độ nhớt cao gấp khoảng 11 đến 17 lần so với nhiên liệu diesel Để giảm độ nhớt của dầu và mỡ thì có thể sử dụng một trong các phương pháp sau:

2.4.1.Phương pháp pha loãng [3]

Pha loãng là giải pháp đơn giản, dễ dàng thực hiện ở mọi quy mô Pha trộn được tiến hành bằng phương pháp cơ học, không đòi hỏi thiết bị phức tạp, hỗn hợp nhận được bền vững và ổn định trong thời gian dài Nhược điểm lớn nhất của giải pháp này là khi tỷ lệ dầu thực vật, mỡ động vật lớn hơn 50% thì không thích hợp, do ở

tỉ lệ này, độ nhớt của hỗn hợp lớn hơn độ nhớt nhiên liệu diesel nhiều và gây khó khăn khi sử dụng với tỷ lệ dầu thực vật, mỡ động vật cao làm nhiên liệu Pha loãng diesel bằng dầu thực vật, mỡ động vật; hỗn hợp 10% dầu thực vật, mỡ động vật có độ nhớt gần bằng diesel và thể hiện tính năng kỹ thuật tốt đối với động cơ diesel

2.4.2 Phương pháp sấy nóng [3]

Độ nhớt của dầu sẽ giảm khi nhiệt độ tăng Tuy nhiên, để dầu thực vật và mỡ đạt được độ nhớt tương đương với nhiên liệu diesel thì đòi hỏi nâng nhiệt độ lên khá cao (ví dụ như đối với dầu canola ở nhiệt độ môi trường thì độ nhớt của nó gấp 12 lần so với nhiên liệu diesel, ở nhiệt độ 80oC thì độ nhớt vẫn còn gấp 6 lần so với nhiên liệu diesel), hơn nữa hệ thống gia nhiệt cho dầu mỡ không thể duy trì mãi khi động cơ không hoạt động Điều đó làm cho dầu, mỡ sẽ bị đông lại đặc biệt là vào mùa đông Trước khi khởi động dầu, mỡ cần phải được đốt nóng điều đó gây ra những bất tiện cho người lái xe Do những nhược điểm trên, hiện nay phương pháp sấy nóng ít sử dụng trong thực tế

2.4.3 Phương pháp crackinh [3]

Quá trình cracking dầu thực vật, mỡ động vật gần giống với quá trình cracking dầu mỏ Nguyên tắc cơ bản của quá trình là cắt ngắn mạch hiđrocacbon của dầu thực vật, mỡ động vật bằng tác dụng của nhiệt và chất xúc tác thích hợp Sản phẩm của quá trình cracking dầu thực vật, mỡ động vật bao gồm: khí (90% hiđrocarbon), xăng (chỉ

số octan = 86, d = 0,75 g/cm3), nhiên liệu DO (d = 0,82 g/cm3) và một số sản phẩm phụ khác Phương pháp này có nhược điểm là tốn năng lượng, khó thực hiện ở qui mô nhỏ và sản phẩm gồm nhiều dạng nhiên liệu

2.4.4 Phương pháp nhũ tương hóa [3]

Phương pháp nhũ tương hóa giải quyết các vấn đề về độ nhớt cao của nhiên liệu

thành từ bốn thành phần: nước, dầu hoặc mỡ, chất hoạt động bề mặt và chất làm bền

hệ keo Với thiết bị tạo nhũ có thể tạo ra nhũ tương dầu thực vật, mỡ động vật - rượu trong đó các hạt rượu có kích thước hạt khoảng 150 nm được phân bố đều trong nhũ tương Nhược điểm là khó khăn trong việc tạo và duy trì nhũ, lọc nhiên liệu và do rượu bay hơi (nhiệt độ hóa hơi của rượu thấp) làm cản trở hoạt động bình thường của

hệ thống cung cấp nhiên liệu cho động cơ

2.4.5 Phản ứng transeste hóa[5]

Transeste hóa là phản ứng để chuyển hóa các phân tử triglyxerit thành các ankyl este của các axit béo mạch dài bằng cách sử dụng các loại rượu như metanol,

etanol Phản ứng này có thể xúc tác bằng nhiều xúc tác khác nhau

Transeste hóa bao gồm nhiều phản ứng thuận nghịch nối tiếp nhau Trong đó phân tử triglyxerit được chuyển hóa từng bước thành diglyxerit, monoglyxerit và cuối cùng là glycerol (hình 2.1) Sự hình thành các ankyl este từ monoglyxerit được cho là bước quyết định tốc độ phản ứng, bởi vì monoglyxerit được cho là hợp chất trung gian kém bền

Có rất nhiều yếu tố ảnh hưởng lên phản ứng như loại xúc tác (kiềm, axit hoặc enzym), tỷ lệ mol rượu/dầu, nhiệt độ, hàm lượng nước, hàm lượng axit béo tự do luôn

có ảnh hưởng xấu đến quá trình hình thành sản phẩm, tiêu hao chất xúc tác làm và làm giảm hiệu quả của chất xúc tác, dẫn đến độ chuyển hóa của phản ứng thấp Trong phản ứng transeste của dầu mỡ với ancol hệ số tỷ lượng cho thấy cần 1 mol triglyxerit và 3 mol ancol Tuy nhiên thực tế, người ta dùng một lượng dư ancol để tăng hiệu suất phản ứng và để hình thành nên quá trình tách pha giữa sản phẩm và glycerol

Phản ứng transeste hóa của triglyxerit với ancol được mô tả ở hình 2.1

Hình 2.1.Phản ứng transeste hóa của triglyxerit với ancol[5]

2.4.5.1 Các phương pháp thực hiện phản ứng transeste hóa

 Phương pháp khuấy gia nhiệt [3]

Đây là phương pháp cổ điển Người ta sử dụng máy khuấy cơ học hay máy khuấy từ có gia nhiệt để khuấy trộn hỗn hợp, tạo điều kiện cho sự tiếp xúc tốt giữa hai pha (rượu và dầu, mỡ) để thực hiện phản ứng trao đổi este Xúc tác sử dụng trong phương pháp này là axit, bazơ hoặc là enzym Phương pháp này dễ thực hiện, nếu xúc tác tốt có thể đạt độ chuyển hóa rất cao, nhưng đòi hỏi thời gian phản ứng khá dài

 Phương pháp siêu âm [13]

Trong những nghiên cứu gần đây, phương pháp siêu âm được áp dụng nhiều

vì có ưu điểm là rút ngắn thời gian Ví dụ như đề tài: “Điều chế biodiesel từ mỡ cá basa bằng phương pháp hóa siêu âm” của nhóm nghiên cứu Nguyễn Trần Tú Quyên, Nguyễn Hồng Thanh, Nguyễn Thị Phương Thoa Việc thực hiện phản ứng transeste hóa giữa mỡ cá và metanol, xúc tác kiềm sử dụng siêu âm ở tần số 35 kHz đã rút ngắn thời gian phản ứng, thời gian tách pha và tạo ra ít tạp chất trong sản phẩm hơn so với

phương pháp hóa học thông thường Hiệu suất phản ứng trên 90% với sản phẩm

HO CH2

CHHO

CH2HO

CH2

R3COO

+ R2COOCH3

HO CH2CHHO

CH2HO

biodiesel chứa trên 97% metyl este và bảo đảm các quy chuẩn của TCVN cho nhiên liệu diesel sinh học gốc (B100)

 Phản ứng trao đổi este trong môi trường siêu tới hạn [5]

Một phương pháp mới đã được Demirbas đưa ra để tổng hợp biodiesel bằng phương pháp transeste hóa không sử dụng xúc tác Đó là phương pháp transeste hóa với rượu siêu tới hạn Nguyên lý cơ bản của phương pháp này là khai thác ảnh hưởng của áp suất và nhiệt độ lên các tính chất vật lý của dung môi, như là hằng số điện môi,

độ nhớt, khối lượng riêng, và độ phân cực Khi chất lỏng có nhiệt độ và áp suất vượt trên giá trị nhiệt độ tới hạn và áp suất tới hạn thì nó ở trạng thái siêu tới hạn Ở trạng thái này, nó có thể thâm nhập xuyên vào chất rắn, và có thể dễ dàng hòa tan các chất khác vào trong nó

Metanol lỏng là một dung môi phân cực có khả năng hình thành liên kết hydro liên phân tử Trong điều kiện siêu tới hạn, phụ thuộc vào áp suất và nhiệt độ mà liên kết hydro giữa các phân tử có thể giảm đáng kể Vì thế độ phân cực của metanol cũng giảm trong điều kiện siêu tới hạn tính chất kỵ nước với hằng số điện môi thấp hơn so với trạng thái bình thường Kết quả là triglyxerit không phân cực có thể được solvat hóa với metanol siêu tới hạn hình thành nên một pha duy nhất trong hỗn hợp dầu/rượu thúc đẩy phản ứng transeste hóa diễn ra

Phản ứng trao đổi este trong môi trường siêu tới hạn giải quyết hai vấn đề: thời gian phản ứng và thời gian tách biodiesel (loại xúc tác và xà phòng trong sản phẩm)

2.4.5.2.Xúc tác sử dụng trong phản ứng transeste hóa

Xúc tác sử dụng cho quá trình điều chế ankyl este có thể là bazơ, axit, hoặc enzym, sử dụng ở dạng đồng thể hay dị thể

 Xúc tác bazơ [5], [6], [9]

Xúc tác bazơ đồng thể thường được sử dụng nhất vẫn là các bazơ mạnh như NaOH, KOH, Na2CO3, CH3ONa vì xúc tác này cho độ chuyển hóa rất cao, thời gian phản ứng ngắn, nhưng yêu cầu không được có mặt của nước trong phản ứng vì dễ tạo

xà phòng, giảm hiệu suất tạo ankyl este, gây khó khăn cho quá trình điều chế công nghiệp Để khắc phục tất cả các nhược điểm của xúc tác đồng thể, các nhà khoa học hiện nay đang có xu hướng dị thể hóa xúc tác Các xúc tác dị thể thường được sử dụng

là các hợp chất của kim loại kiềm hay kiềm thổ mang trên chất mang rắn như NaOH/MgO, NaOH/ -Al2O3, Na2CO3/ -Al2O3, KI/ -Al2O3… Các xúc tác này cũng cho

độ chuyển hóa khá cao (trên 90%), nhưng thời gian phản ứng kéo dài hơn nhiều so với xúc tác đồng thể Hiện nay, các nhà khoa học vẫn đang tiếp tục nghiên cứu thêm nhiều loại xúc tác khác nhằm mục đích nâng cao độ chuyển hóa tạo ankyl este , có thể

tái sử dụng nhiều lần, hạ giá thành sản phẩm

Tuy nhiên, nhược điểm của xúc tác kiềm là chỉ dùng cho lượng dầu tương đối sạch, hàm lượng axit béo tự do nhỏ hơn hoặc bằng 1% ( ≤ 2 mg KOH/g mỡ) Khi hàm lượng axit béo tự do lớn hơn 1%, thì hiệu suất của phản ứng bị giảm, vì axit tự do phản ứng với xúc tác kiềm (KOH, NaOH) hình thành nên xà phòng gây khó khăn cho việc thu hồi glyxerol, và làm giảm hiệu suất phản ứng

Độ axit = % axit béo tự do = 0,503 × Chỉ số axit

Cơ chế phản ứng transeste hóa sử dụng xúc tác bazơ được mô tả ở hình 2.2

ORR"COO

'''

OR R"COO

Hình 2.2: Cơ chế phản ứng transeste hóa xúc tác bazơ

R’, R’’, R’’’: mạch cacbon của axit béo

 Xúc tác axit [3], [5]

Phản ứng transeste hóa với xúc tác axit thường dùng là các axit Brönsted như axit H2SO3, axit H2SO4, và axit HCl, sulfonic (axit p-toluensulfonic) Các chất xúc tác này cho hiệu suất cao khi nhiệt độ đạt trên 100 oC, thời gian phản ứng trên 6 giờ Tỷ lệ mol rượu/dầu là một trong những yếu tố chính ảnh hưởng đến quá trình phản ứng và người ta thường dùng một lượng rượu dư trong phản ứng này Mặc khác, nếu dùng quá nhiều rượu thì có thể gây cản trở cho quá trình thu hồi glycerol, vì vậy tỷ lệ mol rượu/dầu cần phải được khảo sát cho từng phản ứng

 Xúc tác enzym [5]

Việc sử dụng xúc tác enzym cho phản ứng trao đổi este đã được các nhà khoa học quan tâm nghiên cứu rất nhiều Xúc tác enzym có ưu điểm là hạn chế sự tạo xà phòng trong quá trình phản ứng, quá trình tinh chế sản phẩm dễ dàng, sạch, dễ cô lập sản phẩm, hạn chế chất thải rắn và chất lỏng ô nhiễm

Điều kiện tối ưu của enzym phụ thuộc vào nguồn gốc tạo ra enzym đó Nhìn chung, các enzym tốt nhất có khả năng cho độ chuyển hóa trên 90% ở điều kiện nhiệt

độ từ 30-500C Thời gian phản ứng có thể ngắn khoảng 8 giờ khi sử dụng enzym lipase

cố định từ Pseudomonas cepacia trong transeste hóa dầu cây jatropha với etanol, hoặc

rất dài khoảng 90 giờ với enzym tự do transeste hóa dầu nành với metanol Vì vậy, không chỉ có nguồn gốc của enzym mà các thông số khác như hoạt độ nước, nhiệt độ phản ứng, enzym cố định hay tự do, loại rượu, tỷ lệ mol rượu/dầu cũng có ảnh hưởng đến hiệu suất của phản ứng, thời gian phản ứng và thời gian sử dụng của enzym Theo nghiên cứu thì khi tỷ lệ mol của rượu/dầu trên mức 3:1 thì bắt đầu xảy ra hiện tượng

ức chế hoạt động của enzym do rượu làm biến tính enzym

Tuy nhiên, xúc tác enzym thường ít được sử dụng trong công nghiệp giá thành cao so với các loại xúc tác kiềm như NaOH, KOH Ngoài ra, xúc tác enzym thường được cố định trên chất mang rắn nên ngăn cản hiệu quả phục hồi của xúc tác

2.5 Kiến thức tổng quát về sắc ký lớp mỏng[7]

2.5.1 Giới thiệu sắc ký lớp mỏng

Sắc ký lớp mỏng còn được gọi là sắc ký phẳng, chủ yếu dựa vào hiện tượng hấp thu trong đó có pha động là một dung môi hoặc hỗn hợp các dung môi, di chuyển ngang qua pha tĩnh là một chất hấp thu trơ, ví dụ như silicagen hoặc oxit alumin Do chất hấp thu được tráng thành một lớp mỏng nên phương pháp này được gọi là sắc ký lớp mỏng

* Bình sắc ký: Một chậu, lọ, … bằng thủy tinh, hình dạng đa dạng, có nắp đậy

kín

* Pha tĩnh: Một lớp mỏng khoảng khoảng 0,25 mm của một chất hấp thu, nơi

chứa mẫu phân tích

* Mẫu cần phân tích: Mẫu chất cần phân tích thường là hỗn hợp gồm nhiều hợp

chất với độ phân cực khác nhau Sử dụng khoảng 1 microlit (1µl) dung dịch mẫu với nồng độ loãng 2 - 5%, nhờ một vi quản để chấm mẫu thành một điểm gọn trên pha tĩnh, ở vị trí phía trên cao hơn một chút so với mặt thoáng của chất lỏng đang chứa trong bình

* Pha động: dung môi hoặc hỗn hợp hai dung môi, di chuyển chậm dọc theo

tấm lớp mỏng và lôi kéo mẫu chất theo nó Dung môi di chuyển lên cao nhờ tính mao

quản Mỗi thành phần của chất mẫu di chuyển với tốc độ khác nhau, đi phía sau mực dung môi

Sắc ký lớp mỏng có một số ưu điểm sau:

- Chỉ cần một lượng rất ít mẫu để phân tích

- Có thể phân tích đồng thời mẫu và chất chuẩn đối chứng, trong cùng điều kiện phân tích

- Tất cả các hợp chất trong mẫu phân tích có thể được định vị trên tấm sắc ký lớp mỏng Trong khi so với HPLC: những hợp chất có tính phân cực mạnh sẽ có sắc

ký đồ ở dạng một mũi hấp thu rộng và dài, nên quan sát viên khó phân biệt được đó là một mũi để chỉ sự hiện diện của một chất hay chỉ là tạp bẩn

2.5.2 Sự tương tác giữa hợp chất cần phân tích với pha tĩnh và pha động

Sự tương tác giữa các hợp chất của mẫu với dung môi giải ly (pha động) và với pha tĩnh là yếu tố quyết định hiệu quả tách của sắc ký Việc mà một chất tan được dung môi giải ly tách rời và mang đi xa trên lớp mỏng tùy thuộc vào hai lực: lực hút của pha tĩnh đối với chất tan và lực lôi kéo của dung môi giải ly đối với chất tan

2.5.3 Dung môi giải ly

Nguyên tắc chọn dung môi: nên chọn loại dung môi rẽ tiền, vì phải cần một lượng lớn, có độ tinh khiết cao, tránh có chứa các vết kim loại Dung môi không được quá dễ bay hơi khỏi tấm lớp mỏng sau khi giải ly

Mẫu chất cần phân tích có chứa nhiều cấu tử khác nhau Muốn thay đổi khả năng tách của các cấu tử này người ta thay đổi thành phần các dung môi sử dụng để giải ly, thường người ta giải ly với hỗn hợp hai dung môi

Về nguyên tắc, nếu có thể, nên tránh sử dụng hỗn hợp dung môi có nhiều hơn hai cấu tử, vì hỗn hợp phức tạp như thế dễ dàng dẫn đến việc thay đổi pha khi có sự thay đổi nhiệt độ Sự lựa chọn dung môi để tách tốt các chất khác nhau còn tùy thuộc vào kinh nghiệm cá nhân, những hiểu biết về đặc tính của hợp chất cần phân tích sẽ giúp ích cho người nghiên cứu Khả năng giải ly của hỗn hợp hai dung môi được sắp xếp tăng dần theo bảng 2.5

Bảng 2.5: Các hỗn hợp hai dung môi được sắp xếp theo khả năng giải ly tăng dần (chỉ

có giá trị đối với chất hấp thu ái nước)

Benzen: Cloroform 1:1 Cloroform: dietyl ete 8: 2

Ciclohexan: etyl axetat 8: 2 Cloroform: metanol 99: 1

Cloroform: axeton 95: 5 Benzen: metanol 9: 1

Benzen: etyl acetat 8: 2 Benzen: dietyl ete 4: 6

Cloroform: dietyl ete 9:1 Benzen: etyl acetat 1: 1

Benzen: metanol 95: 5 Cloroform: dietyl ete 6: 4

Benzen: dietyl ete 6: 4 Cloroform: metanol 95: 5

2.5.4 Hiện hình các vết sau khi giải ly

Sau khi giải ly xong, các hợp chất có màu sẽ được nhìn bằng mắt thường, nhưng phần lớn các hợp chất hữu cơ không màu, nếu muốn nhìn thấy các vết, cần sử dụng phương pháp hóa học hay vật lý

Thuốc thử không đặc trưng khi nó tạo vết màu với hầu hết tất cả các loại hợp chất hữu cơ Ví dụ như I2, H2SO4, rhodamin B, chất chỉ thị phát quỳnh quang

Thuốc thử đặc trưng khi nó chỉ tác dụng với những hợp chất hữu cơ chứa nhóm chức hóa học đặc trưng, tạo vết có màu đặc trưng Ví dụ, dinitrophenylhidrazin tác dụng với hợp chất chứa nhóm carbonyl để tạo màu đỏ đậm; các halogeno alcan được phát hiện bằng dung dịch bạc nitrat…

Giấy sắc kí Ống đong

3.2 Phần thực nghiệm

3.2.1 Xác định chỉ số axit của mỡ cá

Chỉ số axit của mỡ cá được xác định theo tiêu chuẩn AOCS Cd 3d-63 (1997) bằng phản ứng chuẩn độ mỡ cá với dung dịch KOH 0,1N, dung môi đồng thể tích isopropyl ancol và toluen, sử dụng chỉ thị phenolphtalein

 Quy trình xác định chỉ số axit chi tiết:

Hóa chất dùng trong phương pháp chuẩn độ gồm: dung dịch chuẩn KOH 0,1 N, hỗn hợp dung môi đồng thể tích isopropyl ancol và toluen, dung dịch chỉ thị phenolphtalein 1% trong isopropyl ancol

Mỗi mẫu dầu được thử nghiệm 3 lần theo các bước sau:

Thêm dung dịch chỉ thị vào hỗn hợp dung môi đồng thể tích isopropyl ancol và toluen theo tỷ lệ (2 ml : 100 ml) rồi trung hòa bằng dung dịch KOH 0,1 N đến màu hồng bền trong 30 giây, được dung dịch A

Cân lượng mẫu (đã được khuấy trộn đến đồng nhất) vào bình tam giác dung tích 250ml Thêm 100 ml hỗn hợp dung môi trung hòa và hòa tan mẫu (nếu cần làm

Khối lượng mỡ cá khi cho vào mỗi lần định phân dựa vào bảng 3.1

Bảng 3.1: Lượng mẫu cần cân dựa vào chỉ số axit [2]

Chỉ số axit Lượng mẫu cân (g) Độ chính xác (g)

V : thể tích dung dịch KOH chuẩn mẫu, ml

W : khối lượng mẫu, g

X : chỉ số axit, mg KOH/g

Kết quả cuối cùng là trung bình cộng của 3 kết quả thử song song được làm tròn đến 2 chữ số có nghĩa Chênh lệch kết quả giữa 3 lần thử song song không được