Tổng hợp Biodiesel từ dầu thực vật bằng phản ứng trao đổi Este

Biodiesel (diesel sinh học) là loại nhiên liệu có thể tái sinh, được tổng hợp thông qua phản ứng chuyển hóa ester giữa dầu thực vật, mỡ động vật và một alcohol (methanol, ethanol,…). Biodiesel được xem là một trong những loại nhiên liệu thay thế nguồn nhiên liệu truyền thống đang có nguy cơ cạn kiệt. Bài báo này trình bày kết quả về việc tổng hợp biodiesel từ dầu đậu nành bằng các xúc tác nhằm góp phần xây dựng những cơ sở lý thuyết và kỹ năng điều chế tổng hợp biodiesel, xúc tác, khả năng đánh giá chất lượng xúc tác bằng phương pháp phân tích hóa lý hiện đại.

PHÙNG VĂN TÙNG, PHẠM VĂN LỘC, NGUYỄN THỊ TỐ QUYÊN, LÊ NHẤT

THỐNG

DHHO9A,Công ngh  hóa h c, Tr ệ ọ ườ ng Đ i H c Công Nghi p Thành Ph  H  Chí Minh ạ ọ ệ ố ồ

Email: vantungs294@gmail.com

TÓM T TẮ

Biodiesel (diesel sinh h c) là lo i nhiên li u có th  tái sinh, đọ ạ ệ ể ượ ổc t ng h p thông quaợ  

ph n  ng chuy n hóa ester gi a d u th c v t, m   đ ng v t và m t alcohol (methanol,ả ứ ể ữ ầ ự ậ ỡ ộ ậ ộ   ethanol,…). Biodiesel được xem là m t trong nh ng lo i nhiên li u thay th  ngu n nhiên li uộ ữ ạ ệ ế ồ ệ   truy n th ng đang có nguy c  c n ki t. Bài báo này trình bày k t qu  v  vi c t ng h pề ố ơ ạ ệ ế ả ề ệ ổ ợ   biodiesel t  d u đ u nànhừ ầ ậ  b ng các xúc tác  nh m góp ph n xây d ng nh ng c  s  lý thuy tằ ằ ầ ự ữ ơ ở ế  

và k  năng đi u ch  t ng h p biodiesel, xúc tác, kh  năng đánh giá ch t lỹ ề ế ổ ợ ả ấ ượng xúc tác b ngằ  

phương pháp phân tích hóa lý hi n đ i.ệ ạ

Đ T V N ĐẶ Ấ Ề

        Biodiesel hay diesel sinh h c là ọ m tộ  lo i nhiên li u có tính ch t tạ ệ ấ ương đương v iớ   nhiên li u d u diesel nh ng không ph i s n xu t t  d u m  mà đệ ầ ư ả ả ấ ừ ầ ỏ ượ ảc s n xuất t  d u th cừ ầ ự  

v t hay m  đ ng v t.ậ ỡ ộ ậ

Ngày nay cùng v i s  phát tri n m nh m  c a các n n kinh t  trên th  gi i, các ngu nớ ự ể ạ ẽ ủ ề ế ế ớ ồ   tài nguyên thiên nhiên ngày càng b  c n ki t. S  phát tri n này cũng d n t i nhu c u s  d ngị ạ ệ ự ể ẫ ớ ầ ử ụ  

d u m  r t m nh m , làm cho kinh t  toàn c u cân b ng m t cách mong manh. Th  gi i đầ ỏ ấ ạ ẽ ế ầ ằ ộ ế ớ ạ 

b  l  thu c quá nhi u vào d u m  ì tính d  dùng c a nó. S  c n ki t c a ngu n d u th  gi iị ệ ộ ề ầ ỏ ễ ủ ự ạ ệ ủ ồ ầ ế ớ  

và s  quan tâm v  môi trự ề ường ngày càng tăng đã d n đ n s  nghiên c u à phát tri n ngu nẫ ế ự ứ ể ồ   năng lượng thay th  cho ngu n năng lế ồ ượng có ngu n g c t  d u m  này. Biodiesel là m t sồ ố ừ ầ ỏ ộ ự  thay th  đ y ti m năng cho diesel d a vào nh ng tính ch t tế ầ ề ự ữ ấ ương t  và nh ng  u đi m vự ữ ư ể ượ  t

tr i c a nó.ộ ủ

Ngu n nguyên li u đ  s n xu t ch  y u là t  d u th c v t, nên chúng có nh ng ph mồ ệ ể ả ấ ủ ế ừ ầ ự ậ ữ ẩ  

ch t c a nguyên li u th c v t nh  tính d  phân h y, d  s n xu t và không có đ c tính. B iấ ủ ệ ự ậ ư ễ ủ ễ ả ấ ộ ở  

v y khi s  d ng nhiên li u sinh h c không ch  mang l i l i ích kinh t  mà còn góp ph n b oậ ử ụ ệ ọ ỉ ạ ợ ế ầ ả  

v  môi trệ ường, s  d ng ti t ki m h n ngu n tài nguyên đang d n c n ki t, góp ph n đ mử ụ ế ệ ơ ồ ầ ạ ệ ầ ả  

b o s  phát tri n b n v ng. Đây chác ch n là xu hả ự ể ề ữ ắ ướng nhiên li u c a c  th  gi i trongệ ủ ả ế ớ  

tương lai

Và chúng ta cũng bi t ngành  ph  gia nhiên li u này th c s  là 1 th  l c xu t kh u l nế ụ ệ ự ự ế ự ấ ẩ ớ  

c a th  gi i trong lĩnh v c này và ch  do 1 s  ít công ty đ c quy n. H u h t các tài li u vủ ế ớ ự ỉ ố ộ ề ầ ế ệ ề 

ph  gia n m dụ ằ ướ ại d ng patent và không công b  r ng rãi.   Vi t Nam ch a có nhi u cácố ộ Ở ệ ư ề   công b  v  ph  gia cho nhiên li u, đ c bi t cho nhiên li u sinh h c. Vi t Nam v n ph i nh pố ề ụ ệ ặ ệ ệ ọ ệ ẫ ả ậ   nhiên li u cho hóa th ch. Ph  gia cho nhiên li u sinh h c ch a có. Và trong b i c nh bi n đ iệ ạ ụ ệ ọ ư ố ả ế ổ  

toàn c u, th  gi i đang n  l c tìm ki m các gi i pháp thay th  các d ng năng lầ ế ớ ổ ự ế ả ế ạ ượng s ch,ạ   năng lượng tái t o và nhiên li u sinh h c và th  m nh c a Vi t Nam là lúa và th y s n nênạ ệ ọ ế ạ ủ ệ ủ ả   ngày càng có nhi u các đ  án hay và mang tính c p thi t đang đề ồ ấ ế ược nghiên c u và s  đứ ẽ ượ  c

ng d ng

T NG QUANỔ

Biodiesel thương ph m đẩ ược đi u ch  t  ph n  ng trao đ i este c a d u m  đ ng v tề ế ừ ả ứ ổ ủ ầ ỡ ộ ậ  

v i ancol. Triglyxerit (TG) là thành ph n chính trong d u m  s  ph n  ng v i ancol đ  t oớ ầ ầ ỡ ẽ ả ứ ớ ể ạ   thành metyl este c a các axit béo (FAME) hay là biodiesel và glycerin.ủ

Phương trình ph n  ng t ng quát bi u di n nh  sau:ả ứ ổ ễ ễ ư

Các y u t   nh hế ố ả ưởng đ n hi u su t ph n  ng trao đ i este g m có: Nguyên li u (lo iế ệ ấ ả ứ ổ ồ ệ ạ  

d u m , thành ph n axit béo và ancol), t  l  mol d u m : ancol, lo i xúc tác và hàm lầ ỡ ầ ỷ ệ ầ ỡ ạ ượ  ng xúc tác, th i gian ph n  ng và nhi t đ  ph n  ng, m c đ  khu y tr n, hàm lờ ả ứ ệ ộ ả ứ ứ ộ ấ ộ ượng nước trong  nguyên li u, dung môi h u c  k t h p.ệ ữ ơ ế ợ

1  PHƯƠNG PHÁP TI N HÀNHẾ

1.1 Nguyên li u hóa ch tệ ấ

Nguyên li u d u nành Tệ ầ ường An, KOH 82% (Trung Qu c), Al(OH)ố 3  (Trung Qu c),ố   MeOH 90% (Trung Qu c), Acetone công nghi p, gi y PH, PTSA, Hố ệ ấ 2SO4 98% (Trung Qu c)ố , 

Na2CO3 (Trung Qu c)ố

1.2 Các phương pháp phân tích

1.2.1 Phân tích thành ph n hóa h c và tính ch t nguyên li u d u đ u nành T ầ ọ ấ ệ ầ ậ ườ ng An

Xác đ nh thành ph n hóa h c theo tiêu chu n AOAC 2012ị ầ ọ ẩ   (969.33), hàm lượng nướ  c theo tiêu chu n TCVN 6118: 1996.ẩ

1.2.2 Phân tích ch t l ấ ượ ng m u  ẫ Ɣ­Al 2 O 3  và xúc tác KOH/ Ɣ­Al 2 O 3

M u  ­Alẫ γ 2O3 O3 và xúc tác KOH/  ­Alγ 2O3 được xác đ nh các thông s  k  thu t đ c tr ngị ố ỹ ậ ặ ư  

b ng các phằ ương pháp hóa lý hi n đ i nh  SEM, XRD t i Vi n Hóa h c ho c các trệ ạ ư ạ ệ ọ ặ ườ  ng

Đ i h c KHTN ho c Bách Khoa.ạ ọ ặ

1.2.3 Phân tích ch t l ấ ượ ng c a biodiesel ủ

Ch t lấ ượng c a biodiesel đủ ược xác đ nh b ng các phị ằ ương pháp theo quy đ nh c a tiêuị ủ   chu n ASTM 6751ẩ  và EN 14214

1.2.4 Xác đ nh t  tr ng ị ỷ ọ

 Sơ đồ quy trình xác định tỷ trọng:

Hình 1 Quy trình xác định tỷ trọng

Công th c xác đ nh t  tr ng c a m u biodiesel:ứ ị ỷ ọ ủ ẫ

Trong đó : 

m0: t  tr ng k  đã đỷ ọ ế ược x y khô (cân chính xác đ n 0.0001g)ấ ế

m1: kh i lố ượng nước và nh t k  đớ ế ược đ  đ yổ ầ

m2: kh i lố ượng m u biodiesel và nh t k  đẫ ớ ế ược đ  đ yổ ầ

1.2.5 Xác đ nh đ  nh t  ị ộ ớ (ASTM D613)

Công th c xác đ nh đ  nh t đ ng l c h c c a d u m  và biodiesel:ứ ị ộ ớ ộ ự ọ ủ ầ ỡ

Trong đó:

C: h ng s  c a nh t k  s  d ngằ ố ủ ớ ế ử ụ

t: th i gian ch y c a m u (s)ờ ả ủ ẫ

v: đ  nh t đ ng l c h c c a m u (mmộ ớ ộ ự ọ ủ ẫ 2/s) 

Bảng 1 Kích thước nhớt kế và hằng số của nhớt kế Cannon-Frenske Routine

Kích thước nhớt kế

Hằng số nhớt

kế (cSt/s)

Giải độ nhớt (cSt)

1.2.6 Xác đ nh l ị ượ ng axit béo t  do ự

Công th c xác đ nh ch  s  axit c a d u m  hay biodiesel:ứ ị ỉ ố ủ ầ ỡ

Trong đó:

Av: ch  s  axit (mg KOH/g)ỉ ố

VKOH: th  tích KOH dùng đ  chu n đ  (ml)ể ể ẩ ộ

m: kh i lố ượng m u đem chu n đ  (g)ẫ ẩ ộ

Hình 2 Quy trình Xác định lượng axit béo tự do

1.2.7 Nhi t đ  ch p cháy c c h ệ ộ ớ ố ở

Dùng  ng đong l y chính xác 50ml m u cho m u vào c c ch a m u. M u không đố ấ ẫ ẫ ố ứ ẫ ẫ ượ  c

có b t khí trong su t quá trình th  nghi m. Dùng gi y th m lao khô vành c c.ọ ố ử ệ ấ ấ ố

Đ t c c ch a m u lên thi t b  gia nhi t, l p nhi t k  sao cho b u nhi t ch  ph i ng pặ ố ứ ẫ ế ị ệ ắ ệ ế ầ ệ ế ả ậ   trong m u th ẫ ử

Ti n hành tăng nhi t đ  lên t  t  v i t c đ  kho ng t  10­12ế ệ ộ ừ ừ ớ ố ộ ả ừ oC/phút ( đi m ch p cháyể ớ  

d  ki n l n h n 150ự ế ớ ơ oC), khi cách đi m ch p cháy d  ki n kho ng 30ể ớ ự ế ả oC thì gi m t c đ  tăngả ố ộ   nhi t đ  còn 2ệ ộ oC/phút và châm l a m i, đi u ch nh ng n l a m i đ n kích thử ồ ề ỉ ọ ử ồ ế ước tiêu chu n.ẩ Khi h i c a m u th  trong c c ch p cháy xu t hi n ng n l a ch p cháy màu xanh thìơ ủ ẫ ử ố ớ ấ ệ ọ ử ớ   ghi l i nhi t đ  này.ạ ệ ộ

Nhi t đ  ch p cháy ghi nh n đệ ộ ớ ậ ượ ủc c a m u biodiesel là 163ẫ oC

M u biodesel thu đẫ ược x p vào lo i không d  cháy an toàn cho vi c v n chuy n và t nế ạ ễ ệ ậ ể ồ  

tr ữ

1.3 Xúc tác

1.3.1 Xúc tác đ ng th ồ ể

Xúc tác đ ng th  là lo i xúc tác cùng pha l ng v i tác ch t. ồ ể ạ ỏ ớ ấ

Xúc tác baz  đ ng th  NaOH ho c KOH thơ ồ ể ặ ưởng đượ ử ục s  d ng cho s n xu t biodieselả ấ   công nghi p t  d u th c v t vì hàm lệ ừ ầ ự ậ ượng FFA và nước th p.ấ

Axit được nghiên c u s  d ng làm xúc tác cho ph n  ng đi u ch  biosiesel là HCL,ứ ử ụ ả ứ ề ế  

H2SO4, H3PO4 và sulfonic c a axit h u c  nh  p­toluen sulfonic. Xúc tác axit cho hi u su t caoủ ữ ơ ư ệ ấ  

nh ng đòi h i t  l  alcol : d u m  l n, nhi t đ  ph n  ng cao, th i gian ph n  ng r t dàiư ỏ ỷ ệ ầ ỡ ớ ệ ộ ả ứ ờ ả ứ ấ  

h n xúc tác baz ơ ơ

 bài báo này s  d ng các xúc tác đ ng th  KOH, PTSA, H

1.3.2 Xúc tác d  th ị ể

Xúc tác d  th  là lo i xúc tác khác pha v i các tác ch t. Xúc tác d  th  cho ph n  ng đi uị ể ạ ớ ấ ị ể ả ứ ề  

ch  biodiesel là hế ướng m i đang đớ ượ ậc t p trình nghiên c u nh m đ n gi n h n quá trình táchứ ằ ơ ả ơ  

r a và tinh ch  s n ph m, gi m ô nhi m môi trử ế ả ẩ ả ể ường.   bài báo này s  d ng xúc tác d  th  làỞ ử ụ ị ể : 

Na2CO3, KOH/ ­Alγ 2O3

1.3.3 Đi u ch  xúc tác d  th  KOH/ ­Al ề ế ị ể γ 2 O 3

Hình 4 Quy trình điều chế xúc tác dị thể KOH/ γ-Al 2 O 3

Ch t mang  ­Alấ γ 2O3 được đi u ch  b ng cách nung 25g Al(OH)ề ế ằ 3   650ở oC trong 6 gi , xúcờ   tác KOH/  ­Alγ 2O3được đi u ch  b ng phề ế ằ ương pháp ngâm t m theo quy trình nh  sau: cânẩ ư   chính xác 1.6g KOH cho vào c c th y tinh, hòa tan KOH v i lố ủ ớ ượng nước c t v a đ , sau đóấ ừ ủ   cân chính xác 4g  ­Alγ 2O3 cho t  t , đ t c c th y tinh trên b p khu y t , khu y đ u   nhi từ ừ ặ ố ủ ế ấ ừ ấ ề ở ệ  

đ  trong phòng trong 3 gi  sau đó xúc tác độ ờ ượ ấc s y s  b  trong t  s y 3 gi    120ơ ộ ủ ấ ờ ở oC chuy nể   xúc tác vào l  th y tinh nh  có n p đ y, l u gi  xúc tác KOH/  ­Alọ ủ ỏ ắ ậ ư ữ γ 2O3

1.4 Các phương pháp t ng h p biodieselổ ợ

1.4.1 T ng h p biodiesel b ng xúc tác đ ng th ổ ợ ằ ồ ể

Hình 5 Quy trình tổng hợp biodiesel bằng xúc tác đồng thể

S  d ng các xúc tác KOH, PTSA, Hử ụ 2SO4  v i m i xúc tác s  có nhi t đ  và th i gianớ ỗ ẽ ệ ộ ờ   khu y khác nhau.ấ

Bảng 2 Nhiệt độ, thời gian của xúc tác

1.4.2 T ng h p  ổ ợ biodiesel b ng xúc tác d  th ằ ị ể

Đ i   v i   xúc   tác   Naố ớ 2CO3  ta 

ti n hành gi ng xúc tác đ ng thế ố ồ ể 

  m c   1.4.1   v i   nhi t   đ   68

trong 6 gi ờ

T ng h p biodiesel b ng xúcổ ợ ằ   tác KOH/  ­Alγ 2O3

Hình 6 Quy trình tổng hợp biodiesel bằng xúc tác KOH/ γ-Al 2 O 3 Xúc   tác   KOH/ ­Alγ 2O3  sau 

ph n  ng đả ứ ượ ọc l c tách ra kh iỏ  

h n h p l ng. Sau đó đem s y khô và nung   700ỗ ợ ỏ ấ ở 0C đ  đ t cháy toàn b  các ch t h u c  bámể ố ộ ấ ữ ơ   trên xúc tác thành CO2 và H2O. 

Nhi t đ  nung sau khi thu h i cũng r t quan tr ng, trong quá trình sau khi nung xúc tác bệ ộ ồ ấ ọ ị  đen là do có kh  năng còn l n t p ch t, nhi t đ  nung không đ t, ph i nung   700ả ẫ ạ ấ ệ ộ ạ ả ở 0C thì xúc  tác m i tr  l i màu tr ng nh  ban đ u.ớ ở ạ ắ ư ầ  T  tr ng biodiesel tái s  d ng th  2 và 3 khá cao g nỷ ọ ử ụ ứ ầ  

v i t  tr ng c a d u ăn, nh  v y kh  năng tái sinh c a xúc tác ch  có th  đ t t i đa đ n 2ớ ỷ ọ ủ ầ ư ậ ả ủ ỉ ể ạ ố ế  

ho c 3 l n.ặ ầ

2 K T QUẾ Ả

2.1 K t qu  phân thích m u d u đ u nành Tế ả ẫ ầ ậ ường An

Bảng 3 Thành phần axit béo của dầu đậu nành Tường An

Palmitic : R=-(CH2)14-CH3 (16:0) 40.7 % Stearic: R=-(CH2)16-CH3 (18:0) 3.3 % Oleic: R=-(CH2)7CH=CH(CH2)7CH3 (18:1) 42.9 % Linoleic : R=-(CH2)7CH=CH-CH2-CH=CH(CH2)4CH3 (18:2) 10,9 %

M u đẫ ược đo t i Trung tâm d ch v  phân tích thí nghi m (S  Khoa h c và Công nghạ ị ụ ệ ở ọ ệ  Tp.HCM)

Tính toán m c đ  không no và kh i lứ ộ ố ượng phân t  trung bình c a d u nguyên li u:ử ủ ầ ệ Palmitic : R=­(CH2)14­CH3  (16:0) => C16H32O2 (M=256)

Stearic: R=­(CH2)16­CH3   (18:0)  =>C18H36O2 (M= 284)

Oleic: R=­(CH2)7CH=CH(CH2)7CH3   (18:1) => C18H34O2 (M=282)

Linoleic : R=­(CH2)7CH=CH­CH2­CH=CH(CH2)4CH3   (18:2) =>C18H32O2 (M=280)

Kh i lố ượng trung bình c a d u m  nguyên li u:ủ ầ ỡ ệ

Mtb=  = = 270.981

M d u ăn = (270.9813­1)*3+(12*3)+5 = 850.943ầ

Bảng 4 Xác định các thông số kỹ thuật cơ bản của dầu đậu nành Tường An

Độ 

nh tớ

Tỷ 

tr nọ

g

Ch  s  axit Aỉ ố v

(mg KOH/g)

Th iờ   Độ  m0(g) m1(g) m2(g) Tỷ  TB m(g) V(ml) Av

gian nh tớ

tr ngọ Phút Giây Đ  nhộ ớt TB

2.2 K t qu  phân tích m u Biodieselế ả ẫ

Bảng 5 Các thông số cơ bản của dầu ăn Tường An, biodiesel tổng hợp bằng xúc tác đổng

thể, dị thể và biodiesel tiêu chuẩn Thông số kỹ

thuật

Dầu ăn Tường An

Biodiesel sử dụng các xúc tác

Độ nhớt 40OC,

Chỉ số axit Av,

Hiệu suất thô

Qua các thông số ở bảng 6 ta có thể thấy hiệu suất và độ nhớt của biodiesel sử dụng xúc tác KOH là nhỏ nhất so với khi sử dụng các xúc tác, KOH/Al2O3, Na2CO3 và dầu ăn, các thông số như tỷ trọng, độ nhớt, chỉ số axit cũng gần giống với biodiesel chuẩn hơn khi sử dụng các xúc tác khác

2.2.1 Kh o sát ph n  ng t ng h p biodiesel v i xúc tác đ ng th  baz ả ả ứ ổ ợ ớ ồ ể ơ (KOH) và axit 

(PTSA, H 2 SO 4  )

K t qu  cho th y các xúc tác đ ng th  baz , axit đ u có ho t tính cao v i ế ả ấ ổ ể ơ ề ạ ớ trong ph nả  

ng methanol phân d u m

Khi dùng xúc tác đ ng th  baz  s  t o ra biodiesel có các thông s  g n gi ng v iồ ể ơ ẽ ạ ố ầ ố ớ   biodiesel chu n h n khi dùng xúc tác đ ng th  axit, tuy nhiên khi dùng lo i xúc tác này dẩ ơ ồ ể ạ ễ 

x y ra s  t o thành xà phòng làm gi m hi u su t s  d ng c a s n ph m.ả ự ạ ả ệ ấ ử ụ ủ ả ẩ

Đ i v i xúc tác đ ng th  axit khi s  d ng s  tránh đố ớ ồ ể ử ụ ẽ ượ ự ạc s  t o thành xà phòng c a xúcủ   tác baz , cho ra hi u su t cao h n 90% nh ng đòi h i nhi t đ  ph n  ng cao, th i gian ph nơ ệ ấ ơ ư ỏ ệ ộ ả ứ ờ ả  

ng dài h n r t nhi u so v i xúc tác baz

M c dù có nhi u  u đi m nh ng khi s  d ng xúc tác đ ng th  giai đo n tách r a s nặ ề ư ể ư ử ụ ồ ể ạ ử ả  

ph m khó khăn, lẩ ượng nước th i ra môi trả ường l n, xúc tác không thu h i đớ ồ ược làm tăng giá  thành s n ph m.ả ẩ

C  chê phan  ng trao đôi este băng xuc tac KOHơ ́ ̉ ứ ̉ ̀ ́ ́

Giai đoan 1: Đâu tiên la phan  ng cua phân t  ṛ ̀ ̀ ̉ ứ ̉ ử ượu v i xuc tac bazo tao metoxit ion.ớ ́ ́ ̣

Giai đoan 2: Sau đo gôc CḤ ́ ́ 3O­ tân công vao nhom cacbonyl cua phân t  triglixerit tao h ṕ ̀ ́ ̉ ử ̣ ợ   chât trung gian.́

Giai đoan 3: H p chât trung gian nay không bên tiêp tuc tao môt anion va môt metyl estẹ ợ ́ ̀ ̀ ́ ̣ ̣ ̣ ̀ ̣  

tương  ng ứ

Giai đoan 4: Phan  ng gi a anion va methanoḷ ̉ ứ ữ ̀

Sau đo xuc tac KOH  lai tiêp tuc phan  ng v i ŕ ́ ́ ̣ ́ ̣ ̉ ứ ơ ượ́ u tao metoxit ion, cac ion nay phan  ng̣ ́ ̀ ̉ ư  ́

v i cac diglyxerit va monoglyxerit nh  c  chê trên. Cuôi cung tao thanh metyl este va glyxerin.ớ ́ ̀ ư ơ ́ ́ ̀ ̣ ̀ ̀

C  chê phan  ng trao đôi este băng xuc tac chuyên pha PTSAơ ́ ̉ ứ ̉ ̀ ́ ́ ̉

Theo c  ch  ái nhân đ u acid sunfunic k t h p v i g c R (CHơ ế ầ ế ợ ớ ố 3 +) c a methanol.ủ

Đ u còn l i toluen c a para toluen sunfunic acid  có tính ch t tan trong d u k t h p d uầ ạ ủ ấ ầ ế ợ ầ  

ăn làm cho h  ph n  ng t o h  đ ng nh tệ ả ứ ạ ệ ồ ấ

C  chê phan  ng trao đôi este s  dung xuc tac axitơ ́ ̉ ứ ̉ ử ̣ ́ ́

Giai   đoan   1:   Đâu   tiên   diên   ra   qua   trinh   proton   hoa   nhom   cacbonyl   cua   este   thanḥ ̀ ̃ ́ ̀ ́ ́ ̉ ̀   cacbocation nh  Hờ +

Giai đoan 2: Sau đo phân t  ṛ ́ ử ượu se găn vao tao ra h p chât trung gian co câu truc t  diên.̃ ́ ̀ ̣ ợ ́ ́ ́ ́ ứ ̣  

Giai đoan 3: H p chât trung gian nay se tach phân t  diglixeric ra đê hinh thanh nên este ,̣ ợ ́ ̀ ̃ ́ ử ̉ ̀ ̀   giai phong H̉ ́ + tiêp tuc qua triń ̣ ́ ̀h nh t cua dâu ăn cao h nớ ̉ ̀ ơ  xuc tac. ́ ́

Theo   c   chê   nay,   cac   acid   cacboxylic   co   thê   đơ ́ ̀ ́ ́ ̉ ược   hinh   thanh   nh   phan   ng   cuà ̀ ờ ̉ ứ ̉   cacbocation v i nơ ướ c hinh thanh trong hôn h p phan  ng. Vi thê phan  ng nên đ́ ̀ ̀ ̃ ợ ̉ ứ ̀ ́ ̉ ứ ược tiên hanh́ ̀   khi không co ń ươc nhăm giam b t s  canh tranh tac nhân cacbocation vi đây la nhân tô côt loí ̀ ̉ ơ ự́ ̣ ́ ̀ ̀ ́ ́ ̃ 

đê hinh thanh nên metyl este.̉ ̀ ̀

2.2.2 Kh o sát  ả ph n  ng t ng h p biodiesel v i xúc tác d  th ả ứ ổ ợ ớ ị ể

D:\NGAY 04.04.2017\KOH-Al2O3(SV2)\KOH.30 gama Al2O3-KOH (3) 05/04/2017

500 1000

1500 2000

2500 3000

3500 4000

Wavenumber cm-1

Page 1/1

Hinh 6 IR của xúc tác KOH/γ-Al 2 O 3 trước phản ứng

Khi dùng xúc tác d  th  ị ể KOH/ ­Alγ 2O3 s  t o ra biodiesel có các thông s  g n gi ng v iẽ ạ ố ầ ố ớ   biodiesel chu n h n khi dùng xúc tác d  th  ẩ ơ ị ểNa2CO3. Xúc tác d  th  KOH/ ­Alị ể γ 2O3 là h  xúc tácệ  

m i d  đi u ch , ho t tính cao trong ph n  ng metanol phân d u m , có nhi u kh  năngớ ễ ề ế ạ ả ứ ẫ ỡ ề ả   tri n khai s n xu t biodiesel công nghi p. Xúc tác sau khi s  d ng có th  thu h i góp ph nể ả ấ ệ ử ụ ể ồ ầ  

h n ch  lạ ế ượng nước th i ra môi trả ường, làm tăng giá thành s n ph m. ả ẩ Hi u xu t thu h i xúcệ ấ ồ   tác KOH/ ­Alγ 2O3 trung bình là 90%, vì khi r a và l c s  b  hao h t đi m t ph n xúc tácử ọ ẽ ị ụ ộ ầ  Xúc  tác  KOH/ ­Alγ 2O3  thu h i cũng có ho t tính khá trong ph n  ng metanol phân d u m  gópồ ạ ả ứ ầ ỡ  

ph n h  giá thành s n ph m và h n ch  ch t th i gây  nh hầ ạ ả ẩ ạ ế ấ ả ả ưởng đ n môi trế ường

K t qu  phân tích m u ế ả ẫ γ­Al2O3và xúc tác KOH/ ­Alγ 2O3

D:\NGAY 04.04.2017\KOH-Al2O3(SV2)\gamaAL2O3 (thu hoi lan 1).29 gama Al2O3-KOH (3) 05/04/2017

500 1000

1500 2000

2500 3000

3500 4000

Wavenumber cm-1

Page 1/1

Hình 7 IR của KOH/γ- γ-Al 2 O 3 thu hồi lần 1

K t qu  IR cho th y so v i IR c aế ả ấ ớ ủ   ­Alγ 2O3ban đ u thì IR  ­Alầ γ 2O3 sau khi t m KOH cóẩ  

xu t hi n peak l  và so sánh s  thay đ i IR c a  ­Alấ ệ ạ ự ổ ủ γ 2O3 và KOH/  ­Alγ 2O3 cho bi t đế ược là sau  khi t m KOH vào  ­Alẩ γ 2O3 thì KOH có t n t i và bám dính trên  ­Alồ ạ γ 2O3. So sánh IR KOH/ ­γ

Al2O3 sau ph n  ng ta th y các peak KOH xu t hi n không còn n a mà xu t hi n r t nhi uả ứ ấ ấ ệ ữ ấ ệ ấ ề   peak, peak c a  ­Alủ γ 2O3 cũng gi m đi ch ng t  sau khi ph n  ng lả ứ ỏ ả ứ ượng KOH đã b  ra kh i bị ỏ ề 

m t c a ch t mang ặ ủ ấ γ­Al2O3, và có th  trong quá trình ph n  ng ể ả ứ γ­Al2O3 đã b  phá v  c u trúc.ị ỡ ấ