LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU

Luận văn tốt nghiệp
12
CHƯƠNG 2: LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU
2.1. LÝ THUYẾT VỀ CỒN KHÔ
2.1.1. Khái niệm
Cồn khô là một loại nhiên liệu dạng rắn, nửa rắn hoặc gel có thành phần cơ
bản là rượu tinh khiết.
2.1.2. Tính chất chung
Tiêu chuẩn công nghiệp cho nhiên liệu cồn khô [TIS 950-2533 (1990)] là:
+ Sản phẩm phải đồng nhất
+ Dễ cháy
+ Vẫn giữ được hình dạng ban đầu (không bị vỡ khi cầm và chảy ra khi
đốt).
+ Khi cháy không có khói, không tỏa ra mùi khó chịu và ngọn lửa có thể
nhìn thấy được.
+ Cung cấp một ngọn lửa đủ nóng và đủ thời gian để đốt cháy một vật liệu
dễ cháy (1g mẫu cháy không dưới 45 giây).
2.1.3. Ứng dụng
Cồn khô là một loại nhiên liệu tiện lợi và an toàn cho việc sử dụng trong sinh
hoạt gia đình, khách sạn, nhà hàng, khi đi picnic, thám hiểm, quốc phòng, hàng
không, hải đảo…Rất phù hợp với các mục đích như:
+ Dùng để sưởi ấm, thắp sáng.
Hình 11: Sự cháy của Cồn khô
+ Đun nấu
Luận văn tốt nghiệp
13
Cồn khô còn được dùng làm nhiên liệu cho bộ tiết kiệm xăng trong xe gắn
máy. Ông Nguyễn Thanh Long, 40 tuổi, quê Điện Bàn - Quảng Nam, hiện sống
tại khu phố 8, Bình Hưng Hoà, Tân Bình – TP HCM, đã chế tạo được thiết bị
này. Thiết bị này đã được Chi cục Tiêu chuẩn - Đo lường - Chất lượng TP HCM
kiểm định và cho biết kết quả giảm được 10,39% so với mức tiêu hao nhiên liệu

bình thường.
2.2. CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHẾ CỒN KHÔ
Có rất nhiều phương pháp khác nhau dùng để điều chế cồn khô như:
 Phương pháp điều chế cồn khô có sử dụng Calci acetat bão hoà.
 Phương pháp điều chế cồn khô có sử dụng acid béo và kiềm.
 Phương pháp điều chế cồn khô có sử dụng dẫn xuất Cellulose với một
lớp ngăn chặn sự hydrat hoá.
 Phương pháp điều chế cồn khô có sử dụng nhiên liệu vô cơ.
2.2.1. Phương pháp điều chế cồn khô có sử dụng Calci acetat bão hoà
2.2.1.1. Cơ sở lý thuyết
Khi trộn Calci acetat bão hòa trong dung môi nước với rượu thì sẽ tạo thành
cồn khô dưới dạng keo Calci acetat.
Kết quả trên có thể được giải thích bằng “phương pháp thay dung môi”: Khi
thông số trạng thái thay đổi làm cho hóa thế cấu tử tồn tại trong môi trường phân
tán trở nên lớn hơn ở trạng thái cân bằng, do đó xu hướng của quá trình sẽ diễn ra
theo chiều chuyển về trạng thái cân bằng, tức là pha mới được tạo ra. Trong
phương pháp này dung môi được thay thế, tức là thay đổi thành phần môi trường.
Do vậy, Calci acetat bão hòa trong môi trường nước, nhưng nó trở thành quá bão
hoà trong môi trường rượu - nước (Calci acetat không tan trong rượu) nên quá
trình ngưng tụ xảy ra
6
.
2.2.1.2. Công thức điều chế
Trong phương pháp này cồn khô được điều chế từ 75 ml rượu Etylic (Etanol)
và 10 ml Calci acetat bão hoà (được điều chế từ 3g Calci acetat và 10ml nước)
17
tương ứng với tỷ lệ 7,5:1. Và từ 40ml Etanol và 10 ml Calci acetat bão hoà, từ
một nguồn tài liệu khác.
Luận văn tốt nghiệp
14

Sản phẩm cồn khô theo thành phần này có tên thương mại là Sterno.
2.2.2 Phương pháp điều chế cồn khô có sử dụng acid béo và kiềm
2.2.2.1 Cơ sở lý thuyết
Trong alcol nóng, acid béo được hòa tan tốt hơn và phản ứng nhanh với kiềm
tạo thành một tác nhân tạo gel là xà phòng acid béo và nước.
OHCOONaHCNaOHCOOHHC
235173517

Natri stearat
Natri stearat được tạo thành sẽ hòa tan một phần trong nước và hình thành
một lớp vỏ cứng. Khi đó rượu sẽ thấm vào lớp vỏ cứng này và tạo thành cồn khô.
2.2.2.2. Công thức điều chế
Trong bằng phát minh số 1266080; 1389638 và 1484190 của Mỹ chỉ ra một
nhiên liệu cồn khô không bị hóa lỏng và giữ lại được hình dạng trong suốt quá
trình cháy. Nhiên liệu cồn khô có dạng gel dẻo nó được tạo ra dưới hình dạng của
một cái ống được chỉ trong bằng phát minh số 3183068; hoặc có hình khối vuông
như được chỉ trong bằng phát minh số 1545595. Tất cả những nhiên liệu cồn khô
được nói ở trên đều có chứa loại rượu có mạch Carbon thấp như Metanol và
Etanol tự do hoặc được pha trộn và tác nhân tạo gel là Natri stearat được điều chế
tại chỗ với sự có mặt của nước, chúng được tạo thành từ phản ứng giữa Natri
hidroxid với acid Stearic được hoà tan trong rượu. Nước có mặt để giúp hòa tan
xà phòng (Natri stearat), sự hiện diện của một lượng rất nhỏ (5-25%) của nước là
cần thiết để hình thành một cấu trúc được dẫn ra trong bằng phát minh số
3,183,008 của Mỹ.
Theo bằng phát minh của Mỹ số 4436525, được Barney J. Zmoda công bố
vào ngày 13/03/1984, loại tác nhân tạo gel thích hợp nhất theo phương pháp này
là Natri stearat, nó được tạo thành bởi phản ứng hoàn toàn của acid béo cao phân
tử và một chất kiềm như NaOH để tăng pH đến khoảng 9. Acid béo được sử
dụng là acid Stearic.
Cũng theo phát minh đó, thành phần chủ yếu tạo nên sự cháy trong sản phẩm

này là một hỗn hợp đặc biệt của Metanol và Isopropanol, chiếm tối thiểu là 85%
Luận văn tốt nghiệp
15
khối lượng của toàn bộ thành phần. Tỉ lệ kết hợp của hai loại cồn này là rất quan
trọng và cần thiết, để tạo ra một loại cồn khô mà nó không bị chảy trong suốt quá
trình đốt và cung cấp ngọn lửa đủ thời gian để đốt cháy một vật liệu dễ cháy như
than hoặc gỗ.
Barney J. Zmoda đã tiến hành một loạt thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng của
các tỷ lệ khác nhau giữa Metanol và Isopropanol.
Sau đó nhà phát minh này tiếp tục thực hiện các thí nghiệm để khảo sát ảnh
hưởng của NaOH đến sự hình thành sản phẩm.
Đúc kết những kinh nghiệm thu được từ một loạt thí nghiệm trên, Barney J.
Zmoda đã đi đến nhận định cuối cùng cho thành phần tạo nên cồn khô theo
phương pháp này, gồm có:
MeOH : 67,7%
IPA : 26%
Acid Stearic : 5,5%
NaOH : 0,8%
Tất cả những thành phần trên đều là dạng khan.
Sản phẩm thu được theo bằng phát minh số 4436525 của Barney J. Zmoda có
các đặc điểm sau:
+ Không bị hoá lỏng trong suốt quá trình cháy.
+ Vẫn duy trì được hình dạng ban đầu của nó.
+ Sản phẩm cháy sạch, không có bồ hóng.
+ Khi cháy không có khói, không mùi và ngọn lửa có thể nhìn thấy được.
Trong thành phần của nhiên liệu cồn khô dạng gel này cũng có thể được trộn
vào một số chất mà vẫn không có ảnh hưởng bất lợi đến tính chất của sản phẩm.
Các chất đó có thể là: thuốc nhuộm (như Phenolphtalein, Rose Bengal) dùng để
chỉ thị hoặc để gia tăng giá trị thẩm mỹ cho sản phẩm; những chất dùng để tạo
màu ngọn lửa như muối Natri và muối Kali của Nitrat và Clorat, cũng như các

muối của Li, Bo, Cu…Những thành phần này chỉ được sử dụng với một lượng
nhỏ, thường thì sử dụng không vượt quá 1% khối lượng và thích hợp nhất là
0,5%.
Luận văn tốt nghiệp
16
2.2.3. Phương pháp điều chế cồn khô có sử dụng dẫn xuất Cellulose với
một lớp ngăn chặn sự hydrat hóa.
2.3.1. Cơ sở lý thuyết
Ở vùng pH của dung dịch nhỏ, chính các nhóm ion được ion hoá gây tác
dụng qua lại làm cho mạch phân tử có phần bị co lại, nên độ nhớt cũng giảm. Khi
tăng pH của dung dịch thì mạch phân tử của các chất cao phân tử điện li giãn ra
do sự ion hoá tăng lên, nên độ nhớt của dung dịch cũng tăng lên. Do đó khi trộn
lẫn các thành phần nước, cồn, Hydroxypropyl methyl cellulose được thực hiện
bằng cách hạ thấp độ pH của hỗn hợp. Sau đó độ pH của hỗn hợp được tăng lên
làm tăng độ nhớt và cồn được chuyển sang dạng gel.
2.3.2. Công thức điều chế
Trong bằng phát minh số 3,214,252 của Mỹ công bố về một nhiên liệu cồn
khô với thành phần gồm có: một tác nhân tạo gel là hợp chất cao phân tử,
Metanol hoặc Etanol hoặc Isopropanol dưới 40% nước và một chất kiềm để điều
chỉnh pH của thành phần hỗn hợp đến khoảng từ 6 - 9. Sản phẩm này có thể được
lấy ra dễ dàng và vẫn giữ được hình dạng trong suốt quá trình cháy. Ở pH trên 9,
cồn khô dễ bị chảy rữa, không thể được lấy ra với hình dạng mong muốn và
không thể cầm, mặc dù nó có thể cháy.
Bằng phát minh của Mỹ số 4971597 do Scott Gartner, công bố vào ngày
20/11/1990, mô tả thành phần phần chính của loại nhiên liệu này là: rượu, dẫn
xuất Cellulose, kiềm, Alumin trihydrat. Những loại cồn phù hợp cho phương
pháp này chứa từ 1 đến 10 nguyên tử Carbon. Những loại rượu đó bao gồm:
Metanol, Etanol, Propanol, Isopropanol, Butanol, Isobutyl alcohol, Terbutyl
alcol, Pentanol, Isopentyl alcol, Neopentyl alcol, Hexanol, Heptanol, Octanol,
Nonanol, Decanol và cũng có thể sử dụng alcol đồng phân với những alcol trên.

Những alcol vòng như: Cyclopropanol, Cyclobutanol, Cyclopentanol,
Cyclohexanol, Cycloheptanol, Cyclononanol và Cyclodecannol cũng có thể được
sử dụng trong phương pháp này. Trong tất cả những alcol đó thì alcol thích hợp
nhất để sử dụng trong phương pháp này là những alcol có mạch Carbon thấp
như: Metanol, Etanol, Propanol và Isopropanol.