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

TỔNG HỢP BIODIESEL TỪ DẦU THỰC VẬT BẰNG PHẢN
ỨNG TRAO ĐỔI ESTE
PHÙNG VĂN TÙNG, PHẠM VĂN LỘC, NGUYỄN THỊ TỐ QUYÊN, LÊ NHẤT
THỐNG
DHHO9A,Công nghệ hóa học, Trường Đại Học Công Nghiệp Thành Phố Hồ Chí Minh
Email: 

TÓM TẮT
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.
ĐẶT VẤN ĐỀ
        Biodiesel hay diesel sinh học là một loại nhiên liệu có tính chất tương đương với  
nhiên liệu dầu diesel nhưng không phải sản xuất từ dầu mỏ mà được sản xuất từ dầu thực 
vật hay mỡ động vật.
Ngày nay cùng với sự phát triển mạnh mẽ của các nền kinh tế trên thế giới, các nguồn  
tài nguyên thiên nhiên ngày càng bị cạn kiệt. Sự phát triển này cũng dẫn tới nhu cầu sử dụng  
dầu mỏ rất mạnh mẽ, làm cho kinh tế toàn cầu cân bằng một cách mong manh. Thế giới đạ 
bị lệ thuộc quá nhiều vào dầu mỏ ì tính dễ dùng của nó. Sự cạn kiệt của nguồn dầu thế giới  
và sự quan tâm về môi trường ngày càng tăng đã dẫn đến sự  nghiên cứu à phát triển nguồn  
năng lượng thay thế cho nguồn năng lượng có nguồn gốc từ dầu mỏ này. Biodiesel là một sự 
thay thế đầy tiềm năng cho diesel dựa vào những tính chất tương tự và những ưu điểm vượt 
trội của nó.
Nguồn nguyên liệu để  sản xuất chủ yếu là từ dầu thực vật, nên chúng có những phẩm 
chất của nguyên liệu thực vật như tính dễ  phân hủy, dễ  sản xuất và không có độc tính. Bởi 
vậy khi sử dụng nhiên liệu sinh học không chỉ mang lại lợi ích kinh tế mà còn góp phần bảo 
vệ  môi trường, sử  dụng tiết kiệm hơn nguồn tài nguyên đang dần cạn kiệt, góp phần đảm  

bảo sự  phát triển bền vững. Đây chác chắn là xu hướng nhiên liệu của cả  thế  giới trong  
tương lai.
Và chúng ta cũng biết ngành  phụ gia nhiên liệu này thực sự là 1 thế  lực xuất khẩu lớn  
của thế giới trong lĩnh vực này và chỉ  do 1 số ít công ty độc quyền. Hầu hết các tài liệu về 
phụ  gia nằm dưới dạng patent và không công bố  rộng rãi.  Ở  Việt Nam chưa có nhiều các  
công bố về phụ gia cho nhiên liệu, đặc biệt cho nhiên liệu sinh học. Việt Nam vẫn phải nhập 
nhiên liệu cho hóa thạch. Phụ gia cho nhiên liệu sinh học chưa có. Và trong bối cảnh biến đổi  


2

toàn cầu, thế  giới đang nổ  lực tìm kiếm các giải pháp thay thế  các dạng năng lượng sạch,  
năng lượng tái tạo và nhiên liệu sinh học và thế  mạnh của Việt Nam là lúa và thủy sản nên 
ngày càng có nhiều các đồ  án hay và mang tính cấp thiết đang được nghiên cứu và sẽ  được 
ứng dụng.

TỔNG QUAN
Biodiesel thương phẩm được điều chế từ phản ứng trao đổi este của dầu mỡ động vật  
với ancol. Triglyxerit (TG) là thành phần chính trong dầu mỡ sẽ  phản  ứng với ancol để  tạo 
thành metyl este của các axit béo (FAME) hay là biodiesel và glycerin.
Phương trình phản ứng tổng quát biễu diễn như sau:
Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất phản ứng trao đổi este gồm có: Nguyên liệu (loại  
dầu mỡ, thành phần axit béo và ancol), tỷ  lệ  mol dầu mỡ: ancol, loại xúc tác và hàm lượng 
xúc tác, thời gian phản ứng và nhiệt độ phản ứng, mức độ khuấy trộn, hàm lượng nước trong  
nguyên liệu, dung môi hữu cơ kết hợp.
1

 PHƯƠNG PHÁP TIẾN HÀNH

1.1 Nguyên liệu hóa chất

Nguyên  liệu  dầu  nành  Tường  An,   KOH   82%   (Trung  Quốc),   Al(OH) 3  (Trung  Quốc), 
MeOH 90% (Trung Quốc), Acetone công nghiệp, giấy PH, PTSA, H2SO4 98% (Trung Quốc), 
Na2CO3 (Trung Quốc)
1.2
1.2.1

Các phương pháp phân tích
Phân tích thành phần hóa học và tính chất nguyên liệu dầu đậu nành Tường An

Xác định thành phần hóa học theo tiêu chuẩn AOAC 2012   (969.33), hàm lượng nước 
theo tiêu chuẩn TCVN 6118: 1996.
1.2.2

Phân tích chất lượng mẫu Ɣ­Al2O3 và xúc tác KOH/ Ɣ­Al2O3

Mẫu γ­Al2O3 O3 và xúc tác KOH/ γ­Al2O3 được xác định các thông số kỹ thuật đặc trưng 
bằng các phương pháp hóa lý hiện đại như  SEM, XRD tại Viện Hóa học hoặc các trường  
Đại học KHTN hoặc Bách Khoa.
1.2.3

Phân tích chất lượng của biodiesel

Chất lượng của biodiesel được xác định bằng các phương pháp theo quy định của tiêu 
chuẩn ASTM 6751 và EN 14214.


3

1.2.4

Xác định tỷ trọng

 Sơ đồ quy trình xác định tỷ trọng:
Hình 1. Quy trình xác định tỷ trọng

Công thức xác định tỷ trọng của mẫu biodiesel:
Trong đó : 
m0: tỷ trọng kế đã được xấy khô (cân chính xác đến 0.0001g)
m1: khối lượng nước và nhớt kế được đổ đầy
m2: khối lượng mẫu biodiesel và nhớt kế được đổ đầy
1.2.5

Xác định độ nhớt (ASTM D613)

Công thức xác định độ nhớt động lực học của dầu mỡ và biodiesel:
Trong đó:
C: hằng số của nhớt kế sử dụng
t: thời gian chảy của mẫu (s)
v: độ nhớt động lực học của mẫu (mm2/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)

25

0,002

0,5-2

50

0,004

0,8-4

75

0,008

1,6-8

100

0,015

3-15

150

0,035

7-35

200

0,1

20-100

300

0,25

50-250

350

0,5

100-500

400

1,2

240-1200

450

2,5

500-2500

500

8

1600-8000

600

20

4000-20000

650

45

9000-45000

700

100

20000-100000


4

1.2.6

Xác định lượng axit béo tự do

Công thức xác định chỉ số axit của dầu mỡ hay biodiesel:
Trong đó:
Av: chỉ số axit (mg KOH/g)
VKOH: thể tích KOH dùng để chuẩn độ (ml)
m: khối lượng mẫu đem chuẩn độ (g)
Hình 2. Quy trình Xác định lượng axit béo tự do

1.2.7

Nhiệt độ chớp cháy cốc hở

Dùng  ống đong lấy chính xác 50ml mẫu cho mẫu vào cốc chứa mẫu. Mẫu không được 
có bọt khí trong suốt quá trình thử nghiệm. Dùng giấy thấm lao khô vành cốc.
Đặt cốc chứa mẫu lên thiết bị gia nhiệt, lắp nhiệt kế sao cho bầu nhiệt chế phải ngập  
trong mẫu thử.
Tiến hành tăng nhiệt độ  lên từ từ với tốc độ  khoảng từ 10­12 oC/phút ( điểm chớp cháy 
dự kiến lớn hơn 150oC), khi cách điểm chớp cháy dự kiến khoảng 30oC thì giảm tốc độ tăng 
nhiệt độ còn 2oC/phút và châm lửa mồi, điều chỉnh ngọn lửa mồi đến kích thước tiêu chuẩn.
Khi hơi của mẫu thử trong cốc chớp cháy xuất hiện ngọn lửa chớp cháy màu xanh thì  
ghi lại nhiệt độ này.
Nhiệt độ chớp cháy ghi nhận được của mẫu biodiesel là 163oC.
Mẫu biodesel thu được xếp vào loại không dễ cháy an toàn cho việc vận chuyển và tồn 
trữ.
1.3

Xúc tác

1.3.1

Xúc tác đồng thể

Xúc tác đồng thể là loại xúc tác cùng pha lỏng với tác chất. 
Xúc tác bazơ  đồng thể NaOH hoặc KOH thưởng được sử  dụng cho sản xuất biodiesel  
công nghiệp từ dầu thực vật vì hàm lượng FFA và nước thấp.
Axit được nghiên cứu sử  dụng làm xúc tác cho phản  ứng điều chế  biosiesel là HCL,  
H2SO4, H3PO4 và sulfonic của axit hữu cơ như p­toluen sulfonic. Xúc tác axit cho hiệu suất cao  
nhưng đòi hỏi tỷ  lệ  alcol : dầu mỡ lớn, nhiệt độ  phản  ứng cao, thời gian phản  ứng rất dài  
hơn xúc tác bazơ.
Ở bài báo này sử dụng các xúc tác đồng thể KOH, PTSA, H2SO4.


5

Xúc tác dị thể

1.3.2

Xúc tác dị thể là loại xúc tác khác pha với các tác chất. Xúc tác dị thể cho phản ứng điều  
chế biodiesel là hướng mới đang được tập trình nghiên cứu nhằm đơn giản hơn quá trình tách 
rửa và tinh chế sản phẩm, giảm ô nhiểm môi trường. Ở bài báo này sử dụng xúc tác dị thể là: 
Na2CO3, KOH/γ­Al2O3.
Điều chế xúc tác dị thể KOH/γ­Al2O3

1.3.3

Hình 4. Quy trình điều chế xúc tác dị thể KOH/ γ-Al2O3

Chất mang γ­Al2O3 được điều chế bằng cách nung 25g Al(OH) 3 ở 650oC trong 6 giờ, xúc 

tác KOH/  γ­Al2O3được điều chế  bằng phương pháp ngâm tẩm theo quy trình như  sau: cân 
chính xác 1.6g KOH cho vào cốc thủy tinh, hòa tan KOH với lượng nước cất vừa đủ, sau đó 
cân chính xác 4g  γ­Al2O3 cho từ từ, đặt cốc thủy tinh trên bếp khuấy từ, khuấy đều ở  nhiệt  
độ trong phòng trong 3 giờ sau đó xúc tác được sấy sơ bộ trong tủ sấy 3 giờ ở 120 oC chuyển 
xúc tác vào lọ thủy tinh nhỏ có nắp đậy, lưu giữ xúc tác KOH/ γ­Al2O3.
1.4

Các phương pháp tổng hợp biodiesel

1.4.1

Tổng hợp biodiesel bằng xúc tác đồng thể

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

Sử  dụng các xúc tác KOH, PTSA, H2SO4  với mỗi xúc tác sẽ  có nhiệt độ  và thời gian 
khuấy khác nhau.
Bảng 2. Nhiệt độ, thời gian của xúc tác

Xúc tác

Nhiệt độ (oC)

Thời gian khuấy

KOH

50

50 phút

PTSA

68

6 giờ

1.4.2

Tổng hợp biodiesel bằng xúc tác dị thể
Đối   với   xúc   tác   Na2CO3  ta 
tiến hành giống xúc tác đồng thể 
ở   mục   1.4.1   với   nhiệt   độ   68oC 
trong 6 giờ.
Tổng hợp biodiesel bằng xúc 
tác KOH/ γ­Al2O3
Hình 6 . Quy trình tổng hợp biodiesel
bằng xúc tác KOH/ γ-Al2O3

Xúc   tác   KOH/γ­Al2O3  sau 
phản  ứng được lọc tách ra khỏi 


6

hỗn hợp lỏng. Sau đó đem sấy khô và nung ở 7000C để đốt cháy toàn bộ các chất hữu cơ bám 
trên xúc tác thành CO2 và H2O. 
Nhiệt độ nung sau khi thu hồi cũng rất quan trọng, trong quá trình sau khi nung xúc tác bị 
đen là do có khả  năng còn lẫn tạp chất, nhiệt độ nung không đạt, phải nung  ở 7000C thì xúc 
tác mới trở lại màu trắng như ban đầu. Tỷ trọng biodiesel tái sử dụng thứ 2 và 3 khá cao gần 

với tỷ  trọng của dầu ăn, như  vậy khả  năng tái sinh của xúc tác chỉ  có thể  đạt tối đa đến 2  
hoặc 3 lần.
2
2.1

KẾT QUẢ

Kết quả phân thích mẫu dầu đậu nành Tường An
Bảng 3. Thành phần axit béo của dầu đậu nành Tường An

Thành phần

Hàm lượng

Nước (H2O)

0.03/100g

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 %

Mẫu được đo tại Trung tâm dịch vụ  phân tích thí nghiệm (Sở  Khoa học và Công nghệ 
Tp.HCM).
Tính toán mức độ không no và khối lượng phân tử trung bình của dầu nguyên liệu:
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)
Khối lượng trung bình của dầu mỡ nguyên liệu:
Mtb=  = = 270.981
M dầu ăn = (270.9813­1)*3+(12*3)+5 = 850.943
Bảng 4. Xác định các thông số kỹ thuật cơ bản của dầu đậu nành Tường An

Độ 
nhớt

Tỷ 
trọn
g

Thời 

Độ 

Chỉ số axit Av
(mg KOH/g)
m0(g)

m1(g)

m2(g)

Tỷ 

TB

m(g)

V(ml) Av


7

nhớt

gian
Phút

Giây

Độ nhớt

7

20

44.0

7

24

44.4

2.2

trọng

TB
44.2

17.56

27.86

26.93

0.913

17.56

27.86

26.95

0.911

0.925

2.0

0.5

1.40

2.0

0.6

1.68

Kết quả phân tích mẫu Biodiesel
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

KOH

Na2CO3

KOH/

KOH/ thu hồi

Tỷ trọng

0.925

0.874

0.867

0.877

0.878

Độ nhớt 40OC,
cst

44.2

4.732

5.16

4.65

4.905

Chỉ số axit Av,
mg KOH/g

1.54

0.77

0.91

0.71

0.86

73.39

62.92

67.99

64.26

Hiệu suất thô
%

Biodiesel sử dụng các xúc tác

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

Khảo sát phản ứng tổng hợp biodiesel với xúc tác đồng thể bazơ (KOH) và axit 

(PTSA, H2SO4 )

Kết quả  cho thấy các xúc tác đổng thể  bazơ, axit đều có hoạt tính cao với  trong phản 
ứng methanol phân dầu mỡ.
Khi dùng xúc tác đồng thể  bazơ  sẽ  tạo ra biodiesel có các thông số  gần giống với  
biodiesel chuẩn hơn khi dùng xúc tác đồng thể  axit, tuy nhiên khi dùng loại xúc tác này dễ 
xảy ra sự tạo thành xà phòng làm giảm hiệu suất sử dụng của sản phẩm.
Đối với xúc tác đồng thể axit khi sử dụng sẽ tránh được sự tạo thành xà phòng của xúc 
tác bazơ, cho ra hiệu suất cao hơn 90% nhưng đòi hỏi nhiệt độ phản ứng cao, thời gian phản  
ứng dài hơn rất nhiều so với xúc tác bazơ.
Mặc dù có nhiều  ưu điểm nhưng khi sử dụng xúc tác đồng thể  giai đoạn tách rửa sản 
phẩm khó khăn, lượng nước thải ra môi trường lớn, xúc tác không thu hồi được làm tăng giá 
thành sản phẩm.
Cơ chê phan 
́
̉ ứng trao đôi este băng xuc tac KOH
̉
̀
́ ́
Giai đoan 1: Đâu tiên la phan 
̣
̀
̀ ̉ ưng cua phân t
́
̉
ử rượu vơi xuc tac bazo tao metoxit ion.
́ ́ ́
̣

8

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

Giai đoan 3: H
̣
ợp chât trung gian nay không bên tiêp tuc tao môt anion va môt metyl este
́
̀
̀ ́ ̣ ̣
̣
̀ ̣
 
tương ưng 
́
Giai đoan 4: Phan 
̣
̉ ưng gi

́
ưa anion va methanol
̃
̀
Sau đo xuc tac KOH  lai tiêp tuc phan 
́ ́ ́
̣
́ ̣
̉ ưng v
́ ơi r
́ ượu tao metoxit ion, cac ion nay phan 
̣
́
̀
̉ ưng
́  
vơi cac diglyxerit va monoglyxerit nh
́ ́
̀
ư cơ chê trên. Cuôi cung tao thanh metyl este va glyxerin.
́
́ ̀
̣
̀
̀
Cơ chê phan 
́
̉ ứng trao đôi este băng xuc tac chuyên pha PTSA
̉
̀

́ ́
̉
Theo cơ chế ái nhân đầu acid sunfunic kết hợp với gốc R (CH3 +) của methanol.

Đầu còn lại toluen của para toluen sunfunic acid  có tính chất tan trong dầu kết hợp dầu  
ăn làm cho hệ phản ứng tạo hệ đồng nhất.
Cơ chê phan 
́
̉ ứng trao đôi este s
̉
ử dung xuc tac axit
̣
́ ́
Giai   đoaṇ   1:   Đâù   tiên   diên
̃   ra   quá  trinh
̀   proton   hoá   nhom
́   cacbonyl   cuả   este   thanh
̀  
+
cacbocation nhơ H
̀ .
Giai đoan 2: Sau đo phân t
̣
́
ử rượu se găn vao tao ra h
̃ ́ ̀ ̣
ợp chât trung gian co câu truc t
́
́ ́
́ ứ diên.

̣  
Giai đoan 3: H
̣
ợp chât trung gian nay se tach phân t
́
̀ ̃ ́
ử diglixeric ra đê hinh thanh nên este ,
̉ ̀
̀
 
+
giai phong H
̉
́
 tiêp tuc qua trin
́ ̣
́ ̀ h nhơt cua dâu ăn cao h
́ ̉
̀
ơn xuc tac. 
́ ́
Theo   cơ   chế  nay,
̀   cać   acid   cacboxylic   có  thể   được   hinh
̀   thanh
̀   nhờ  phan̉   ưng
́   cuả  
cacbocation vơi n
́ ươc hinh thanh trong hôn h
́ ̀
̀

̃ ợp phan 
̉ ưng. Vi thê phan 
́
̀ ́ ̉ ứng nên được tiên hanh
́ ̀  
khi không co n
́ ươc nhăm giam b
́
̀
̉
ơt s
́ ự canh tranh tac nhân cacbocation vi đây la nhân tô côt loi
̣
́
̀
̀
́ ́ ̃ 
đê hinh thanh nên metyl este.
̉ ̀
̀


9

Khảo sát phản ứng tổng hợp biodiesel với xúc tác dị thể

4000

3500

3000

D:\NGAY 04.04.2017\KOH-Al2O3(SV2)\KOH.30

2500
2000
Wavenumber cm-1

1500

gama Al2O3-KOH (3)

1000

631.04

1060.34

1403.29
1386.46

1657.12

3205.43

3375.46

0

20

Transmittance [%]
40
60
80

100

2.2.2

500

05/04/2017

Page 1/1

Hinh 6. IR của xúc tác KOH/γ-Al2O3 trước phản ứng

Khi dùng xúc tác dị thể  KOH/γ­Al2O3  sẽ tạo ra biodiesel có các thông số gần giống với  
biodiesel chuẩn hơn khi dùng xúc tác dị thể  Na2CO3. Xúc tác dị thể KOH/γ­Al2O3 là hệ xúc tác 
mới dễ  điều chế, hoạt tính cao trong phản  ứng metanol phân dẫu mỡ, có nhiều khả  năng 
triển khai sản xuất biodiesel công nghiệp. Xúc tác sau khi sử dụng có thể  thu hồi góp phần 
hạn chế lượng nước thải ra môi trường, làm tăng giá thành sản phẩm. Hiệu xuất thu hồi xúc 
tác KOH/γ­Al2O3 trung bình là 90%, vì khi rửa và lọc sẽ bị hao hụt đi một phần xúc tác . Xúc 
tác  KOH/γ­Al2O3  thu hồi cũng có hoạt tính khá trong phản  ứng metanol phân dầu mỡ  góp  
phần hạ giá thành sản phẩm và hạn chế chất thải gây ảnh hưởng đến môi trường.


10

4000

3500

3000

2500
2000
Wavenumber cm-1

D:\NGAY 04.04.2017\KOH-Al2O3(SV2)\gamaAL2O3 (thu hoi lan 1).29

1399.10

1638.93

1501.99

2360.66

3442.13

0

20

Transmittance [%]
40
60
80

100

Kết quả phân tích mẫu γ­Al2O3và xúc tác KOH/γ­Al2O3

1500

gama Al2O3-KOH (3)

1000

500

05/04/2017

Page 1/1

Hình 7. IR của KOH/γ- γ-Al2O3 thu hồi lần 1

Kết quả IR cho thấy so với IR của   γ­Al2O3ban đầu thì IR  γ­Al2O3  sau khi tẩm KOH có 
xuất hiện peak lạ và so sánh sự thay đổi IR của γ­Al2O3 và KOH/ γ­Al2O3 cho biết được là sau 
khi tẩm KOH vào  γ­Al2O3  thì KOH có tồn tại và bám dính trên  γ­Al 2O3. So sánh IR KOH/γ­
Al2O3 sau phản  ứng ta thấy các peak KOH xuất hiện không còn nữa mà xuất hiện rất nhiều  
peak, peak của γ­Al2O3 cũng giảm đi chứng tỏ sau khi phản ứng lượng KOH đã bị ra khỏi bề 
mặt của chất mang γ­Al2O3, và có thể trong quá trình phản ứng γ­Al2O3 đã bị phá vỡ cấu trúc.


11

2.2.3

Phân tích biodiesl khi sử dụng xúc tác KOH

Khối phổ phân tích mẫu khi sử dụng xúc tác KOH ta thấy:
Đường peak hình bên trái là thời gian lưu giá trị  các đường peak là 16.904, 18.680 và 
20.074.


12

Hình bên phải: hình ảnh khối cao nhất là dodecane, phần nềm của GC/MS nó giống như 
là một thư viện hình ảnh dùng để nhận ra các chất chưa biết tồn tại trong hỗn hợp mẫu. Thư 
viện này có thể  so sánh hình  ảnh khối từ  thành phần của mẫu với hình  ảnh khối trong thư 
viện của máy.
Bảng 5: Tra số liệu GCMS
RT

Area (%)

Name

16,738

30,66

Hexadecanoic acid, methyl ester

18,468

68,18

9-octadecenoic acid, methyl
ester

18,557

1,16

Methyl stearate


13

2.2.4

Phân tích biodiesel khi sử dụng xúc tác Na2CO3

Khối phổ phân tích mẫu khi sử 
dụng xúc tác Na2CO3 ta thấy:


14

Đường peak hình bên trái là thời gian lưu giá trị các đường peak là 16.738, 18.468 và 
18.557.
Hình bên phải: hình ảnh khối cao nhất là dodecane, phần nềm của GC/MS nó giống như 
là một thư viện hình ảnh dùng để nhận ra các chất chưa biết tồn tại trong hỗn hợp mẫu. Thư 
viện này có thể so sánh hình ảnh khối từ thành phần của mẫu với hình ảnh khối trong thư 
viện của máy.
Như vậy ta có thể thấy hai mẫu biodiesel với hai loại xúc tác khác nhau thì phổ GCMS 

khác nhau (thời gian lưu và hàm lượng các chất bên trong mẫu).
Bảng 5: Tra số liệu GCMS

2.2.5

RT

Area (%)

Name

16,738

30,66

Hexadecanoic acid, methyl ester

18,468

68,18

9-octadecenoic acid, methyl
ester

18,557

1,16

Methyl stearate

Phân tích biodiesel khi sử dụng xúc tác KOH/γ­Al2O3

Phổ  IR của biodiesel điều chế bằng xúc tác KOH/γ­Al 2O3  có hai vân nhọn hấp thụ với  
cường độ  mạnh  ở  tần số  2854.2 và 2925.2 cm­1 đặc trưng cho dao động liên kết của các 
nhóm –CH3, >CH2. Vân nhọn hấp thụ cường độ mạnh ở 1744.0 cm ­1 đặc trưng của dao động 
liên kết của nhóm este no. Vân nhỏ hấp thụ mạnh ở vùng 1436 ÷ 1470 cm­1 đặc trưng của dao 
động biến dạng đối xứng –CH. Vân nhỏ  hấp thụ  mạnh  ở  vùng 1245 ÷ 1362 cm ­1 đặc trưng 
của dao động liên kết của nhóm –OH. Vân nhỏ hấp thụ ở  vùng 1016 ÷ 1200 cm ­1 tương ứng 
với dao động của liên kết C–O–. Vân nhỏ hấp thụ mạnh ở vùng 722 ÷ 882 cm ­1 đặc trưng cho 
liên kết =C–H. Ngoài ra còn có 1 vân nhỏ   ở  3005.5 đặc trưng cho dao động liên kết H nội  
phân tử. Kết quả phân tích phổ IR cho thấy sản phẩm biodiesel điều chế có thành phần là các 
metyl etser, methanol, triglixerit do quá trình tách, rửa sản phầm chưa loại bỏ được hoàn toàn  
tuy nhiên đã tách được nước triệt để.


15

Hình 10. Phổ IR của biodiesel điều chế bằng xúc tác KOH/γ­Al2O3

2.2.6  Phân tích biodiesel khi sử dụng xúc tác KOH/γ­Al2O3
Phổ  IR của biodiesel điều chế  bằng xúc tác KOH/γ­Al2O3 thu hồi có hai vân nhọn hấp 
thụ với cường độ mạnh ở tần số 2854.0 và 2925.1 cm­1 đặc trưng cho dao động liên kết của 

các nhóm –CH3, >CH2. Vân nhọn hấp thụ  cường độ  mạnh  ở  1745.4 cm ­1 đặc trưng của dao 
động liên kết của nhóm ester no. Vân nhỏ  hấp thụ  mạnh  ở  1436.9 cm ­1 đặc trưng của dao 
động biến dạng đối xứng –CH. Vân nhỏ hấp thụ mạnh ở 1376.8 cm ­1 đặc trưng của dao động 
liên kết của nhóm –OH. Vân nhỏ  hấp thụ   ở  vùng 1117 ÷ 1170 cm­1 tương  ứng với dao động 
của liên kết C–O–. Vân nhỏ hấp thụ mạnh ở 722.6 cm­1 đặc trưng cho liên kết =C–H. Ngoài 
ra còn có 1 nhỏ ở 3007.0 đặc trưng cho dao động liên kết H nội phân tử, 1 vân rộng ở 3472.1  
đặc trưng của dao động H2O ẩm. Kết quả phân tích phổ IR cho thấy sản phẩm biodiesel điều 

chế  có thành phần là các metyl etse, methanol, triglixerit, nước do quá trình tách, rửa sản  
phầm chưa sạch.
3

KẾT LUẬN

Qua bài báo này rút ra được một số kết luận sau:


16

Đã xác định thành phần hóa học và tính chất hóa lý của nguyên liệu dầu vỏ  đậu nành 
Tường An trước khi tham gia phản ứng trao đổi este.
Đã tiến hành thực nghiệm phản  ứng tổng hợp biodiesel sử dụng các loại xúc tác đồng 
thể, dị thể.
Đã xác định thành phần hóa học và tính chất hóa lý của biodiel tổng hợp được.
Đã sử dụng 3 loại xúc tác đồng thể (KOH, PTSA, H2SO4), 2 loại xúc tác dị thể Na2CO3, 
KOH/γ­Al2O3) trong phản  ứng tổng hợp biodiesel từ dầu đậu nành Tường An. Các kết quả 
thu được cũng khẳng định hoạt tính rất cao của các loại xúc tác này, hiệu suất chuyển hóa 
biodiesel có thể đạt đến 82 ÷ 93 %  (H2SO4, PTSA, KOH). Tuy nhiên sử dụng xúc tác xúc tác 
đồng thể giai đoạn tách rửa sản phẩm khó khăn, lượng nước thải ra môi trường lớn, xúc tác 
không thu hồi được làm tăng giá thành sản phẩm, đặc biệt đối với xúc tác axit đòi hỏi thời 
gian phản ứng dài. Còn đối với xúc tác dị thể ta thấy hiệu suất không cao bằng xúc tác đồng  
thể  nhưng các thông số  biodiesel sản phẩm gần với biodiesel chuẩn hơn đặc biệt khi dùng  
xúc tác KOH/γ­Al2O3. Hiệu suất của xúc tác KOH/γ­Al2O3 (72.54%) thấp hơn Na2CO3 (83%) 
nhưng các thông số  của biodiesel thành phẩm khi sử dụng  xúc tác KOH/γ­Al2O3 chuẩn hơn, 
gần với biodiesel chuẩn hơn khi dùng xúc tác Na2CO3 do xúc tác KOH/γ­Al2O3 đã phản  ứng 
tốt hơn nhờ có chất mang dị thể. Và xúc tác KOH/γ­Al2O3 sau khi thu hồi cũng có hoạt tính 
khá cao, điều này góp phần hạn chế lượng nước thải ra môi trường, làm giảm giá thành sản  
phẩm.

Với các ưu điểm dễ điều chế, hoạt tính cao trong phản ứng methanol phân dầu mỡ và  
có thu hồi tái sử dụng thì ta có thể rút ra kết luận xúc tác  KOH/γ­Al2O3 rất có khả năng triển 
khai sản xuất biodiesel công nghiệp.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Lê Thị  Thanh Hương, Phân tích biodiesel, Tuyển tập các công trình “Hội nghị  khoa 
học và công nghệ Hóa học Hữ 
2. Lê Thị  Thanh Hương, Phan Minh Tân, Trần Thị  Việt Hoa, Biodiesel production from  
fat of tra catfish with KOH catalyst assisted by microwave, T ạp chí Hóa học, 47(2A), 447­452  
(2009). u cơ” toàn quốc lần thứ IV, NXB Đại học Quốc gia Hà Nội, 618­623 (2007).
3. Lê Thị Thanh Hương, Phan Minh Tân, Trần Thị Việt Hoa, Biodiesel from Tra fat with 
methanol using KOH/γ­Al2O3 catalyst assisted microwave, T ạp chí Hóa học, 47(4A), 113­118 
(2009).
4. Lê Thị  Thanh Hương, Phan Minh Tân, Trần Thị Việt Hoa, Điều chế  biodiesel từ mỡ 
cá tra xúc tác dị  thể  KOH/γ­Al2O3 (Sắp đăng Tạp chí Khoa học và Công nghệ, Viện Khoa  
học và Công nghệ Quốc gia)
5. Lê Thị Thanh Hương, Phan Minh Tân, Trần Thị Việt Hoa, Biodiesel from Tra fat with 
methanol using KOH catalyst assisted ultrasonic, Tạp chí Hóa học, 47(4A),101­106 (2009).
6. Hồ  Sỹ  Thoảng – Giáo trình xác tác dị  thể. Nhà xuất bản Đại học Bách khoa Thành 
phố Hồ Chí Minh, 2007.