NGHIÊN cứu ỨNG DỤNG CHẤT hấp PHỤ rắn TRONG TINH CHẾ BIODIESEL

WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
KHOA CÔNG NGHỆ

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CHẤT HẤP PHỤ
RẮN TRONG TINH CHẾ BIODIESEL

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

SINH VIÊN THỰC HIỆN

Ts Bùi Thị Bửu Huê

Nguyễn Quốc Hoàng MSSV: 2041631
Ngành: Công Nghệ hóa học K30

Tháng 12/2008

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

WWW.BOIDUONGHOAHOCQUYNHON.BLOGSPOT.COM


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON

Lời cảm ơn

LỜI CẢM ƠN

Em xin gởi lời cảm ơn chân thành đến cô Bùi Thị Bửu Huê đã tận tình cố gắng
hướng dẫn, truyền đạt kiến thức và kinh nghiệm giúp em hoàn thành đề tài luận văn tốt
nghiệp.
Em xin gởi lời cảm ơn đến các thầy và cô Bộ Môn Hóa – Khoa Khoa Học và Bộ
Môn Công Nghệ Hóa Học – Khoa Công Nghệ trường Đại Học Cần Thơ đã tạo điều
kiện thuận lợi trong suốt thời gian thực hiện đề tài luận văn.
Cuối cùng, em xin gởi lời cám ơn đến các bạn và anh chị làm cùng phòng thí
nghiệm đã giúp đỡ em trong suốt quá trình khảo sát thí nghiệm.

Xin chân thành cảm ơn!

SVTH: Nguyễn Quốc Hoàng
Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

WWW.BOIDUONGHOAHOCQUYNHON.BLOGSPOT.COM


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON

Phiếu nhận xét

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ

CỘNG HÕA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

KHOA CÔNG NGHỆ

Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

BỘ MÔN CÔNG NGHỆ HÓA HỌC

--------------

NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

1. Cán bộ hướng dẫn: Ts Bùi Thị Bửu Huê
2. Đề tài: NGHIÊN CỨU CHẤT HẤP PHỤ RẮN TRONG TINH CHẾ
BIODIESEL
3. Sinh viên thực hiện: Nguyễn Quốc Hoàng
- MSSV: 2041631
- Lớp: Công nghệ hóa học K30
4. Nội dung nhận xét:
a. Nhận xét về hình thức:
............................................................................................................................
............................................................................................................................
............................................................................................................................
b. Nhận xét về nội dung:
Đánh giá nội dung thực hiện đề tài:
............................................................................................................................
............................................................................................................................
............................................................................................................................

SVTH: Nguyễn Quốc Hoàng
Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

WWW.BOIDUONGHOAHOCQUYNHON.BLOGSPOT.COM


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON

Phiếu nhận xét

Những vấn đề còn hạn chế:
.......................................................................................................................
.......................................................................................................................
.......................................................................................................................
c. Kết luận, đề nghị và điểm:
.......................................................................................................................
. ......................................................................................................................
.......................................................................................................................

Cần thơ, ngày … tháng … năm 2008
Cán bộ hướng dẫn

SVTH: Nguyễn Quốc Hoàng
Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

WWW.BOIDUONGHOAHOCQUYNHON.BLOGSPOT.COM

WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON

Phiếu nhận xét

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ

CỘNG HÕA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

KHOA CÔNG NGHỆ

Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

BỘ MÔN CÔNG NGHỆ HÓA HỌC

--------------

NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ CỦA CÁN BỘ PHẢN BIỆN
1. Cán bộ phản biện:
2. Đề tài: NGHIÊN CỨU CHẤT HẤP PHỤ RẮN TRONG TINH CHẾ
BIODIESEL
3. Sinh viên thực hiện: Nguyễn Quốc Hoàng
- MSSV: 2041631
- Lớp: Công nghệ hóa học K30
4. Nội dung nhận xét:
a. Nhận xét về hình thức:
............................................................................................................................
............................................................................................................................
............................................................................................................................

b. Nhận xét về nội dung:
Đánh giá nội dung thực hiện đề tài:
............................................................................................................................
............................................................................................................................
............................................................................................................................

SVTH: Nguyễn Quốc Hoàng
Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

WWW.BOIDUONGHOAHOCQUYNHON.BLOGSPOT.COM


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON

Phiếu nhận xét

Những vấn đề còn hạn chế:
.......................................................................................................................
.......................................................................................................................
.......................................................................................................................
c. Kết luận, đề nghị và điểm:
.......................................................................................................................
. ......................................................................................................................
.......................................................................................................................

Cần thơ, ngày … tháng … năm 2008
Cán bộ hướng dẫn

SVTH: Nguyễn Quốc Hoàng
Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

WWW.BOIDUONGHOAHOCQUYNHON.BLOGSPOT.COM


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON

Mục lục

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1 ........................................................ Error! Bookmark not defined.
GIỚI THIỆU CHUNG ...................................... Error! Bookmark not defined.
1.1

ĐẶT VẤN ĐỀ ..................................... Error! Bookmark not defined.

1.2

MỤC TIÊU....................................................................................... 2

CHƯƠNG 2 ........................................................ Error! Bookmark not defined.
LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU .................................. Error! Bookmark not defined.
2.1

TỔNG QUAN VỀ BIODIESEL ...................................................... 3

2.1.1

SƠ LƯỢC VỀ BIODIESEL ............................................................ 3

2.1.1.1

Giới thiệu về biodiesel ....................................................................... 3

2.1.1.2

Tiềm năng và khó khăn của việc sản xuất , ứng dụng biodiesel ........... 4

2.1.1.3

Cơ chế phản ứng transester hóa trong điều chế biodiesel ................... 5

2.1.1.4

Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng transester hóa ................. 7

2.1.1.5

Sản xuất biodiesel trong công nghiệp ................................................. 8

2.1.1.6

Tinh chế biodiesel theo phương pháp rửa nước thông thường .......... 10

2.1.3

CÁC CHỈ TIÊU HÓA LÝ CỦA BIODIESEL ............................. 11

2.1.3.1

Độ nhớt ........................................................................................... 11

2.1.3.2

Chỉ số pH ........................................................................................ 11

2.1.3.3 Chỉ số acid………………………………………………………… .... 11
2.1.3.4

Hàm lượng nước lẫn vào nhiên liệu ................................................. 13

2.2

TỔNG QUAN VỀ CÁC CHẤT HẤP PHỤ RẮN ......................... 13

2.2.1

KHÁI NIỆM VỀ HẤP PHỤ .......................................................... 14

2.2.2

ZEOLITE A ................................................................................... 18

SVTH: Nguyễn Quốc Hoàng
Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

i
WWW.BOIDUONGHOAHOCQUYNHON.BLOGSPOT.COM


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON

Mục lục

2.2.2.1

Giới thiệu chung về zeolite .............................................................. 18

2.2.2.2

Phân loại zeolite ..................................Error! Bookmark not defined.0

2.2.2.3

Cấu trúc tinh thể của zeolite ............................................................. 21

2.2.2.4

Tính chất hóa học của zeolite ........................................................... 22

2.2.3

NGUYÊN TẮC CHUNG TRONG TỔNG HỢP ZEOLITE ........ 23

2.2.4

ỨNG DỤNG ................................................................................... 24

2.2.4.1

Trong lĩnh vực thương mại và mỹ phẩm .......................................... 25

2.2.4.2

Công nghiệp hóa dầu ....................................................................... 25

2.2.4.3

Công nghiệp hạt nhân ...................................................................... 27

2.2.4.4

Nông nghiệp .................................................................................... 27

2.2.4.5

Trong chăn nuôi ............................................................................... 27

2.2.4.6

Trong y học ..................................................................................... 28

2.2.4.7

Trong tủ lạnh và lò sưởi ................................................................... 28

2.2.4.8

Trong chất tẩy rửa............................................................................ 28

2.2.4.9

Trong xây dựng ............................................................................... 28

2.2.4.10 Đá quý ............................................................................................. 29
2.2.5

ZEOLITE A ................................................................................... 29

2.2.5.1

Tổng quan........................................................................................ 29

2.2.5.2

Tính chất của zeolite A .................................................................... 30

2.2.5.3

Phương pháp tổng hợp zeolite A ...................................................... 34

2.2.5.4

Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tổng hợp .................................. 34

2.2.6

MAGNESIUM SILICATE (MgSiO3) ........................................... 36

2.2.6.1

Giới thiệu về MgSiO3 ...................................................................... 36

2.2.6.2

Phương pháp tổng hợp MgSiO3 từ vỏ trấu ....................................... 38

2.2.6.3

Phương pháp tổng hợp MgSiO3 từ hóa chất công nghiệp ................. 40

CHƯƠNG 3
PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .........................…41
3.1

PHƯƠNG TIỆN NGHIÊN CỨU……………...………………….41

SVTH: Nguyễn Quốc Hoàng
Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

ii
WWW.BOIDUONGHOAHOCQUYNHON.BLOGSPOT.COM

WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON

Mục lục

3.1.1

DỤNG CỤ VÀ TRANG THIẾT BỊ ............................................. 41

3.1.2

HÓA CHẤT .................................................................................. 41

3.1.3

NGUYÊN LIỆU ............................................................................ 42

3.2

THỰC NGHIỆM .......................................................................... 42

3.2.1

TỔNG HỢP ZEOLITE A TỪ ACID SILICIC VÀ Al2(SO4)3 .... 42

3.2.2

TỔNG HỢP MAGNESIUM SILICATE ..................................... 43

3.2.2.1

Tổng hợp từ vỏ trấu và MgSO4 ....................................................... 43

3.2.2.2

Tổng hợp từ thủy tinh lỏng và MgSO4.7H2O công nghiệp .............. 43

3.2.3

TỔNG HỢP BIODIESEL TỪ MỠ CÁ BASA ............................ 43

3.2.3.1

Chuẩn bị mỡ cá basa ....................................................................... 43

3.2.3.2

Tiến hành phản ứng ........................................................................ 44

3.2.3.3

Xử lý sau phản ứng ......................................................................... 44

3.2.4

KHẢO SÁT KHẢ NĂNG HẤP PHỤ CỦA CÁC CHẤT HẤP

PHỤ RẮN TRONG TINH CHẾ BIODIESEL ............................................ 45
3.2.4.1

Zeolite A ........................................................................................ 45

3.2.4.2

MgSiO3 từ vỏ trấu........................................................................... 46

3.2.4.3

MgSiO3 từ hóa chất công nghiệp .................................................... 47

CHƯƠNG 4
KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ..................................................................... ..48
4.1

TỔNG HỢP ZEOLITE A TỪ ACID SILICIC VÀ Al2(SO4)3 .. ..48

4.2

TỔNG HỢP MAGNESIUM SILICATE ..................................... 49

4.2.1

Tổng hợp từ vỏ trấu và MgSO4 .................................................... 49

4.2.2

Tổng hợp từ thủy tinh lỏng và MgSO4.7H2O công nghiệp.......... 50

4.3

TỔNG HỢP BIODIESL ............................................................... 51

4.3.1

Nguyên liệu mỡ cá......................................................................... 51

4.3.2

Tiến hành phản ứng...................................................................... 52

4.3.3

Xử lý sau phản ứng ....................................................................... 52

4.4

ZEOLITE A .................................................................................. 53

SVTH: Nguyễn Quốc Hoàng
Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

iii
WWW.BOIDUONGHOAHOCQUYNHON.BLOGSPOT.COM


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON

Mục lục

4.5

MAGNESIUM SILICATE TỪ VỎ TRẤU ................................. 54

4.6

MAGNESIUM SILICATE TỪ HÓA CHẤT CÔNG NGHIỆP . 56

CHƯƠNG 5
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ...................................................................... 63
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................ 65
PHỤ LỤC ...................................................................................................... 67

SVTH: Nguyễn Quốc Hoàng
Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

iv
WWW.BOIDUONGHOAHOCQUYNHON.BLOGSPOT.COM


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON

Mục lục hình

MỤC LỤC HÌNH ẢNH

Thứ tự

Trang

1. Hình 2.1: Cấu trúc phân tử của zeolit ZSM-5 ................................................. 18
2. Hình 2.2: Khoáng vật zeolite .......................................................................... 19
3. Hình 2.3: Cấu trúc cơ bản của zeolite ............................................................. 21
4. Hình 2.4: Một đơn vị tinh thể (unit cell) của tinh thể zeolite ........................... 22
5. Hình 2.5: Cấu trúc tinh thể zeolite làm xúc tác trong công nghiệp hóa dầu ..... 25
6. Hình 2.6 : Khoáng vật magnesium silicate...................................................... 35
7. Hình 2.7: Vỏ trấu ........................................................................................... 37
8. Hình 4.1: Kết quả chụp ảnh SEM của magnesium silicate .............................. 59

SVTH: Nguyễn Quốc Hoàng
Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

v
WWW.BOIDUONGHOAHOCQUYNHON.BLOGSPOT.COM


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON

Mục lục bảng và sơ đồ

MỤC LỤC BẢNG
Thứ tự

Trang

1. Bảng 2.1 : Bảng số liệu năm 1994 (IFP) của tập đoàn dầu khí quốc gia Việt

Nam về việc sử dụng xúc tác zeolite ............................................................. 25
2. Bảng 4.1: Kết quả phân tích mẫu biodiesel qua hấp phụ bằng magnesium
silicate tổng hợp từ hóa chất công nghiệp ........................................................... 60
3. Bảng 4.2: So sánh kết quả phân tích mẫu biodiesel qua hấp phụ bằng
magnesium silicate tổng hợp từ hóa chất công nghiệp với mẫu biodiesel tổng hợp
theo phương pháp thông thường của đề tài trước ................................................ 61

SƠ ĐỒ
1. Sơ đồ 2.1 : Phản ứng transester hóa triglyceride thành biodiesel ................... 6

2. Sơ đồ 2.2 : Quy trình sản xuấ t biodiesel ........................................................ 9

SVTH: Nguyễn Quốc Hoàng
Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

vi
WWW.BOIDUONGHOAHOCQUYNHON.BLOGSPOT.COM


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON

Mục lục phụ lục

MỤC LỤC PHỤ LỤC
1. Phụ lục 1:

Chỉ tiêu chất lượng biodiesel liên quan đến an toàn, sức khỏe, môi trường ... 63
2. Phụ lục 2:
Các chỉ tiêu chất lượng của điêzen sinh học gốc (B100)............................ …64
3.Phụ lục 3:
Kết quả phân tích mẫu biodiesel qua hấp phụ bằng magnesium silicate tổng hợp
từ hóa chất công nghiệp ........................................................................................... 66

SVTH: Nguyễn Quốc Hoàng
Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

vii
WWW.BOIDUONGHOAHOCQUYNHON.BLOGSPOT.COM


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON

Chương 1 Giới thiệu chung

CHƯƠNG 1

GIỚI THIỆU CHUNG
1.1

ĐẶT VẤN ĐỀ
Hiện nay, biodiesel là loại nhiên liệu thay thế xăng dầu đang thu hút sự quan

tâm của thế giới do đặc tính thân thiện môi trường và có thể tái tạo. Các loại động
cơ sử dụng dầu biodiesel phát sinh khí thải ít hơn so với sử dụng dầu diesel khoáng

sản, bụi trong khí thải giảm một nửa và các hợp chất hydrocarbon giảm ít nhất 40%.
Dầu biodiesel gần như không chứa lưu huỳnh nên không độc hại cho con người và
dễ dàng phân hủy sinh học. Biodiesel đáp ứng các yêu cầu để thay thế nguồn năng
lượng dầu mỏ đã được sử dụng nhiều thập kỷ qua.
Nguồn nguyên liệu để sản xuất biodiesel là dầu thực vật hoặc mỡ động vật.
Những nghiên cứu gần đây cho thấy mỡ cá tra, cá basa có chứa hàm lượng lipid
cao, đây là điều kiện cần thiết để sản xuất biodiesel đạt hiệu quả.
Biodiesel được tạo ra nhờ phản ứng transester hóa mỡ cá basa với rượu
methanol và xúc tác là KOH. Sau phản ứng, từ phễu chiết ta thu được lớp biodiesel
thô ở trên gồm chủ yếu là các ester của methanol với các acid béo, một lượng nhỏ
nước, xà phòng, các acid béo tự do, glycerol, methanol và lớp cặn ở dưới. Để làm
sạch biodiesel, người ta thường dùng phương pháp rửa bằng nước. Phương pháp
này trải qua các giai đoạn: trung hòa bằng acid, rửa bằng nước muối trung hòa, hấp
phụ nước bằng muối Na2SO4 và lọc.

SVTH: Nguyễn Quốc Hoàng
Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

1
WWW.BOIDUONGHOAHOCQUYNHON.BLOGSPOT.COM


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON

Chương 1 Giới thiệu chung

Những nghiên cứu gần đây cho thấy biodiesel có thể được tinh chế bằng phương
pháp rửa khô tức là dùng các chất rắn có khả năng hấp phụ để tinh chế. So với

phương pháp rửa nước thông thường thì phương pháp này thuận tiện hơn và quan
trọng là giảm đáng kể thời gian tinh chế cũng như giá thành của biodiesel thành
phẩm sau tinh chế.
Xuất phát từ các nghiên cứu trên, đề tài “ nghiên cứu ứng dụng chất hấp phụ
rắn trong tinh chế biodiesel” là một đề tài có triển vọng trong việc tìm ra chất hấp
phụ rắn trong tinh chế biodiesel đạt hiệu quả cao về chất lượng, đồng thời góp phần
giảm giá thành sản phẩm.

1.2

MỤC TIÊU

Mục tiêu của đề tài là:
- Nghiên cứu tổng hợp và khảo sát khả năng hấp phụ của một số chất hấp phụ
rắn như zeolite A, MgSiO3, trong tinh chế biodiesel thô điều chế từ mỡ cá basa.
- Đề tài nhằm hoàn thiện quy trình tổng hợp biodiesel từ mỡ cá basa theo hướng
giảm giá thành sản xuất nhưng vẫn đảm bảo chất lượng sản phẩm.

SVTH: Nguyễn Quốc Hoàng
Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

2
WWW.BOIDUONGHOAHOCQUYNHON.BLOGSPOT.COM


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON

Chương 2 Lược khảo tài liệu

CHƢƠNG 2
LƢỢC KHẢO TÀI LIỆU

2.1 TỔNG QUAN VỀ BIODIESEL
2.1.1 SƠ LƢỢC VỀ BIODIESEL
2.1.1.1 Giới thiệu về biodiesel[12;13]
Biodiesel hay còn gọi là diesel sinh học, là một loại nhiên liệu có tính chất
tương tự diesel có nguồn gốc từ dầu mỏ nhưng được sản xuất từ dầu thực vật hay
mỡ động vật. Biodiesel có thành phần chính bao gồm các mono-alkyl ester của
chuỗi các acid béo có nguồn gốc từ thực vật hay mỡ động vật.
Biodiesel được mô tả là loại nhiên liệu có màu vàng sánh như dầu ăn, không có
mùi hôi khi sử dụng, dễ phân hủy sinh học. Một đặc điểm nổi bật là dầu biodiesel
từ mỡ cá có khả năng cháy sạch và thải ra rất ít khí độc hại cho môi trường như
SO2, hydrocarbon... Nhiều nghiên cứu gần đây cho thấy, dùng biodiesel giảm 1/3
muội than so với nhiên liệu diesel truyền thống. Đồng thời, ngoài việc không cần
thêm phụ gia để tăng chỉ số octane và nhiệt độ sôi cao cũng là yếu tố thuận lợi cho
việc tồn trữ lâu dài.

SVTH: Nguyễn Quốc Hoàng
Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

3
WWW.BOIDUONGHOAHOCQUYNHON.BLOGSPOT.COM


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON

Chương 2 Lược khảo tài liệu

2.1.1.2 Tiềm năng và khó khăn của việc sản xuất, ứng dụng biodiesel
Biodiesel được tạo thành từ một phản ứng hóa học rất đơn giản. Biodiesel có
nhiều ưu điểm đối với môi trường so với diesel thông thường: biodiesel phát sinh
khí thải ít hơn rất nhiều so với nhiên liệu hóa thạch. Bụi trong khí thải được giảm
một nửa, các hợp chất hydrocarbon được giảm thiểu đến 40%. Biodiesel gần như
không chứa đựng lưu huỳnh, không độc và có thể được dễ dàng phân hủy sinh học.
Biodiesel hiện nay được coi là một trong những nhiên liệu thân thiện với môi
trường nhất trên thị trường.
Mặc dù hiện nay có thể mua biodiesel tại rất nhiều trạm xăng trên thế giới (riêng
tại Đức là 1.900 trạm) nhưng biodiesel chưa được người tiêu dùng sử dụng nhiều do
có nhiều nguyên nhân: nhiều người tiêu dùng không tin tưởng vào loại nhiên liệu
mới này vì không tưởng tượng được là có thể lái xe dùng một loại nhiên liệu hoàn
toàn từ hóa chất chứ không phải từ hóa thạch. Một vấn đề khác là rất nhiều người
không biết chắc chắn là liệu ô tô của họ có thể sử dụng được biodiesel hay không.
Thiếu thông tin cho người tiêu dùng và các câu hỏi về hư hỏng sau này do biodiesel
gây ra có thể là những vấn đề lớn nhất cho việc chấp nhận rộng rãi việc dùng
biodiesel.

Tại châu Âu đã pha thêm vào nhiên liệu diesel thông thường khoảng từ 3% đến
5% biodiesel vì phần biodiesel này được coi là không có hại ngay cả cho những xe
cơ giới chưa được trang bị thích hợp. Ở Pháp việc này đã được thực hiện từ lâu:
diesel thông thường được pha trộn thêm lượng biodiesel mà nông nghiệp nước Pháp
có khả năng sản xuất. Tại Pháp chất lượng diesel thông thường có thành phần
biodiesel là 5%, tránh được các nhược điểm kỹ thuật. Từ đầu năm 2004 các trạm
xăng ARAL và Shell ở Đức đã bắt đầu thực hiện chỉ thị 2003/30/EC của EU theo

SVTH: Nguyễn Quốc Hoàng
Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

4
WWW.BOIDUONGHOAHOCQUYNHON.BLOGSPOT.COM


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON

Chương 2 Lược khảo tài liệu

đó từ ngày 31 tháng 12 năm 2005 ít nhất là 2% và cho đến 31 tháng 12 năm 2010 ít
nhất là 5,75% các nhiên liệu dùng để chuyên chở phải có nguồn gốc tái tạo. Tại Áo
một phần của chỉ thị của EU đã được thực hiện sớm hơn và từ ngày 1 tháng 11 năm
2005 chỉ còn có dầu diesel với 5% có nguồn gốc sinh học là được phép bán.

2.1.1.3

Cơ chế phản ứng transester hóa trong điều chế biodiesel[1]

Phản ứng transester hóa yêu cầu phải có xúc tác để đạt được sự chuyển hóa
thích hợp. Quá trình chuyển hóa triglyceride của mỡ cá thành biodiesel trải qua ba
giai đoạn chuyển đổi trung gian hình thành các sản phẩm lần lượt là: diglyceride,
monoglyceride và glycerol. Cơ chế phản ứng được trình bày trong sơ đồ 2.1.
Ứng với từng loại xúc tác thì thành phần sản phẩm cũng khác nhau. Thêm vào
đó là điều kiện phản ứng và các bước làm sạch sản phẩm cũng phụ thuộc vào loại
xúc tác sử dụng. Phản ứng transester hóa có thể sử dụng xúc tác base hoặc xúc tác
acid.

SVTH: Nguyễn Quốc Hoàng

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

5
WWW.BOIDUONGHOAHOCQUYNHON.BLOGSPOT.COM


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON

Chương 2 Lược khảo tài liệu

Một cách tổng quát, quá trình transester hóa đƣợc mô tả nhƣ sau:

Sơ đồ 2.1: Phản ứng transester hóa triglyceride thành biodiesel

SVTH: Nguyễn Quốc Hoàng
Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

6
WWW.BOIDUONGHOAHOCQUYNHON.BLOGSPOT.COM


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON

Chương 2 Lược khảo tài liệu

2.1.1.4 Các yếu tố ảnh hƣởng đến tốc độ phản ứng transester hóa

[14]

Nguyên nhân làm giảm tốc độ phản ứng chính là sự khó hòa tan methanol vào
dầu, mỡ. Để tăng sự hòa tan này người ta tăng nhiệt độ, tăng mức độ khuấy (nhất là
ở thời điểm bắt đầu phản ứng).
Nếu phản ứng thực hiện ở nhiệt độ phòng, cần 4-8 tiếng để hoàn tất phản ứng,
nếu tăng lên 40oC thì chỉ cần 2-4 tiếng, và ở 60oC là 1-2 tiếng.
Nhiệt độ cao hơn sẽ giảm thời gian phản ứng nhưng cần thực hiện trong điều
kiện áp suất cao để giữ cho methanol ở trạng thái lỏng.
Trên thực tế, quá trình được thực hiện chủ yếu ở 60o C.
Khi làm thí nghiệm với lượng nhỏ dầ u hay mỡ , khoảng 50 gam, sau khoảng 10
phút phản ứng thì nhiệt độ hầu như không ảnh hưởng đến lượng este tạo thành
(trong cùng điều kiện phản ứng).
Qua cơ chế phản ứng ở sơ đồ 2.1, ta thấy vận tốc phản ứng phụ thuộc vào kích
thước của anion RO-. Kích thước càng lớn, anion càng khó tấn công vào liên kết
C=O, phản ứng xảy ra càng chậm. Do đó, phản ứng với methanol xảy ra dễ dàng
hơn so với các rượu khác.
Ngoài khả năng phản ứng, methanol còn nhiều ưu điểm so với những rượu khác
như giá thành thấp hơn (tính trên 1 mol : lượng rượu cần dùng được xác định bởi tỉ
lệ mol rượu : dầu). Khối lượng (và thể tích) methanol cần dùng thấp hơn do khối

SVTH: Nguyễn Quốc Hoàng
Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

7
WWW.BOIDUONGHOAHOCQUYNHON.BLOGSPOT.COM


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON

Chương 2 Lược khảo tài liệu

lượng mol của methanol thấp hơn nhiều (trong khi khối lượng riêng không khác
nhau nhiều).
Để thu được biodiesel với hiệu suất cao (đến 99,7%), người ta phải dùng dư
rượu. Lượng rượu dư phải được tách ra và quay trở lại phản ứng nhằm giảm chi phí
sản xuất và không gây độc hại môi trường. Methanol có nhiệt độ sôi thấp hơn nên
hiển nhiên dễ tách ra khỏi hỗn hợp phản ứng hơn. Thêm vào đó, khi được tách ra,
rượu luôn chứa nước. Methanol có thể dễ dàng tách khỏi nước bằng những phương
pháp chưng cất thông thường. Những rượu khác như ethanol và iso-propanol tạo
với nước hỗn hợp đồng sôi (azeotropic mixture) nên gây khó khăn cho việc tách
nước.
Do đó, mặc dù methanol rất độc hại nhưng vẫn là rượu phổ biến nhất trong sản
xuất biodiesel.
Ở một số nước như Brazil, ethanol lại được ưa chuộng hơn vì ở những nước này
ethanol rẻ hơn so với methanol.
Khi dùng một số rượu khác như isopropanol, isobuthanol, biodiesel thu được có
nhiệt độ đông đặc thấp hơn so với khi dùng methanol. Ngoài ra do giá thành cao và
sự không phổ biến, những rượu này không được dùng rộng rãi. Hơn nữa, tính đông
đặc của biodiesel có thể được giải quyết không kinh tế khi dùng các chất phụ gia
thích hợp cho những biodiesel sử dụng các rượu này.

SVTH: Nguyễn Quốc Hoàng
Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

8
WWW.BOIDUONGHOAHOCQUYNHON.BLOGSPOT.COM

WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON

Chương 2 Lược khảo tài liệu

2.1.1.5 Sản xuất biodiesel trong công nghiệp [14]
Trong công nghiệp, biodiesel được sản xuất như trong sơ đồ 2.2. Hỗn hợp phản
ứng gồm CH3OH, xúc tác và dầu (hoặc mỡ) được cho vào lò phản ứng. Hỗn hợp
sau phản ứng được tách thành hai pha là pha ester và pha glyceride. Pha ester được
trung hòa bằng acid yếu, rồi qua chưng cất CH3OH còn dư, sau đó được rửa với
nước, làm khô và thu được biodiesel thành phẩm. Pha glyceride sau khi được tách
ra thì qua bước acid hóa và tách acid béo tự do, bước tiếp theo là tách CH3OH thu
được glyceride đạt độ tinh khiết khoảng 85%, lượng CH 3OH tách ra nhập chung với
CH3OH được chưng cất ở khâu tinh chế pha ester và tiến hành chưng cất tiếp thu
được CH3OH tinh khiết quay trở lại phản ứng.

Sơ đồ 2.2 : Quy trin
̀ h sản xuấ t biodiesel
Tất cả lượng dư xúc tác, xà phòng, muối, methanol và glycerol tự do được tách
khỏi biodiesel bằng quá trình rửa nước. Trung hòa bằng acid trước khi rửa nước

SVTH: Nguyễn Quốc Hoàng
Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

9
WWW.BOIDUONGHOAHOCQUYNHON.BLOGSPOT.COM

WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON

Chương 2 Lược khảo tài liệu

nhằm giảm tối đa lượng xà phòng và lượng nước rửa cần dùng do đó hạn chế được
quá trình tạo nhũ tương (nước trong biodiesel với tác nhân tạo nhũ tương là xà
phòng), gây khó khăn cho việc tách nước khỏi biodiesel. Biodiesel được làm sạch
nước trong tháp bay hơi. Nếu sản xuất ở qui mô nhỏ người ta thường dùng các
muối khô để hút nước.
Một số nguồn nguyên liệu chứa một lượng lớn acid béo tự do. Acid béo tự do
phản ứng với xúc tác kiềm sinh ra xà phòng và nước. Thực tế cho thấy rằng quá
trình thu biodiesel có thể xảy ra bình thường với hàm lượng acid béo tự do thấp hơn
5%. Khi đó, cần dùng thêm xúc tác để trung hòa acid béo tự do. Lượng xà phòng
tạo ra nằm ở mức cho phép.
Khi hàm lượng acid béo tự do lớn hơn 5%, lượng xà phòng tạo ra làm chậm quá
trình tách pha este và glycerol, đồng thời tăng mạnh sự tạo nhũ tương trong quá
trình rửa nước. Để giảm hàm lượng acid béo tự do, trước phản ứng chuyển vị este,
người ta dùng xúc tác acid, như H2SO4, chuyển hóa acid béo tự do thành ester (phản
ứng ester hóa).
H SO
2 4
RCOOH + CH OH
3

RCOOCH + H O
2
3

Vì vậy, hàm lượng acid béo tự do là yếu tố chính trong việc lựa chọn công nghệ
cho quá trình sản xuất biodiesel.

SVTH: Nguyễn Quốc Hoàng
Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

10
WWW.BOIDUONGHOAHOCQUYNHON.BLOGSPOT.COM


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON

Chương 2 Lược khảo tài liệu

2.1.1.6 Tinh chế biodiesel theo phƣơng pháp rửa nƣớc thông thƣờng
Đây là phương pháp phổ biến hiện nay, biodiesel thô được trung hòa với acid
rồi rửa bằng nước muối bão hòa, cuối cùng là muối Na 2SO4 và lọc. Phương pháp
này kéo dài từ 6 đến 8 giờ tùy theo yêu cầu mức độ tinh khiết của thành phẩm.

2.1.3 CÁC CHỈ TIÊU HÓA LÝ CỦA BIODIESEL[1]
Chất lượng biodiesel được đánh giá qua một số chỉ tiêu như: chỉ số acid, độ
nhớt, pH, mức độ bay hơi, khối lượng riêng và hàm lượng nước chứa trong nguyên
liệu.

2.1.3.1 Độ nhớt
Độ nhớt của nhiên liệu thể hiện sự lưu chuyển nhiên liệu dễ dàng trong hệ thống
cung cấp và nạp liệu vào buồng đốt của động cơ. Đây là một trong những chỉ tiêu

quan trọng của nhiên liệu. Người ta dùng máy chuyên dụng để đo độ nhớt.
Độ nhớt cao: tính lưu chuyển hạn chế, nhiên liệu khó vận chuyển và nạp liệu
vào buồng đốt.
Độ nhớt thấp: giảm hệ số nạp liệu và tăng sự mài mòn của bơm nhiên liệu.

SVTH: Nguyễn Quốc Hoàng
Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

11
WWW.BOIDUONGHOAHOCQUYNHON.BLOGSPOT.COM


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON

Chương 2 Lược khảo tài liệu

2.1.3.2 Chỉ số pH
Chỉ số pH của nhiên liệu tốt nhất xấp xỉ 7 vì nếu pH cao hay thấp hơn 7 đều ảnh
hưởng đến mức độ ăn mòn thiết bị.

2.1.3.3 Chỉ số acid
Là số mg KOH cần thiết để trung hòa hết lượng acid béo tự do trong 1g chất
béo.
Chỉ số acid là một trong những chỉ tiêu quan trọng để đánh giá chất lượng
nguyên liệu. Từ chỉ số này, chúng ta có thể xác định được hàm lượng acid tự do
hiện diện trong mẫu nguyên liệu. Lipid càng chứa nhiều acid béo tự do thì có chỉ số
acid càng cao. Chỉ số acid thay đổi theo thời gian lưu trữ. Thời gian tồn trữ càng dài
thì chỉ số acid càng tăng vì xảy ra phản ứng thủy phân giải phóng acid tự do và

glycerol. Sự thủy phân này xảy ra khi mạch carbon của triglyceride ngắn hoặc dưới
tác dụng của enzyme lipase.
Nguyên tắc: dùng KOH để trung hòa lượng acid béo tự do có trong chất béo với
phenolphthalein làm chất chỉ thị.
RCOOH + KOH  RCOOK + H2O
Tiến hành:
Cân chính xác 0,13g chất béo cho vào erlen 100ml.
Thêm 5ml ethanol tuyệt đối.
Thêm 2 giọt phenolphthalein.
Lắc nhẹ để hòa tan chất béo.

SVTH: Nguyễn Quốc Hoàng
Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

12
WWW.BOIDUONGHOAHOCQUYNHON.BLOGSPOT.COM