Tổng hợp diesel sinh học từ bã cà phê

..

LỜI CẢM ƠN
Qua thời gian làm Đồ Án Tốt Nghiệp tuy thời gian ngắn nhưng đã đem lại cho
tôi nhiều kiến thức mới và cũng cố lượng kiến thức cơ bản để tự tin trong học tập.
Qua đây tôi xin phép gửi lời cảm ơn đến:
Trường Đại học Bà RịaVũng Tàu và Khoa Hóa học và Cơng Nghệ Thực Phẩm
đã tạo ra môi trường học tập và nghiên cứu tốt.
ThS.Diệp Khanh đã hướng dẫn tận tình để tơi thực hiện đề tài nghiên cứu này.
KS. Nguyễn Văn Tới đã tạo mọi điều kiện cho tôi suốt thời gian thực hiện đồ
án.
Trong q trình thực hiện và hồn thành nghiên cứu tơi đã có nhiều cố gắng và
nỗ lực nhưng khơng thể tránh khỏi những sai sót. Vì vậy, tơi rất mong nhận được sự
đóng góp q báu của thầy, cơ để đồ án có thể hồn thiện hơn và mang tính ứng
dụng tốt hơn.
Một lần nữa tơi xin chân thành cảm ơn.

Vũng Tàu, ngày 1 tháng 7 năm 2016
Sinh viên thực hiện

Huỳnh Văn Bảo Thạnh

i


MỤC LỤC
DANH MỤC BẢNG ...................................................................................................... v
DANH MỤC HÌNH ...................................................................................................... vi
TỪ VIẾT TẮT ............................................................................................................. vii
LỜI MỞ ĐẦU ................................................................................................................ 1
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN LÝ THUYẾT ............................................................... 3

1.1

Diesel sinh học. .................................................................................................... 3

1.1.1 Khái niệm. ........................................................................................................ 3
1.1.2 Vai trò. .............................................................................................................. 3
1.2

Các nguồn nguyên liệu để sản xuất diesel sinh học. ............................................ 3

1.2.1 Dầu thực vật. ..................................................................................................... 4
1.2.2 Mỡ động vật. ..................................................................................................... 7
1.3

Xúc tác sử dụng cho quá trình tổng hợp biodiesel. .............................................. 8

1.3.1 Xúc tác axít. ...................................................................................................... 8
1.3.2 Xúc tác bazơ. .................................................................................................... 8
1.3.3 Xúc tác dị thể. ................................................................................................... 8
1.4

Ứng dụng của biodiesel từ bã cà phê. ................................................................ 10

1.5

Các phương pháp định tính và định lượng của bã và dầu cà phê. ..................... 11

1.5.1 Các phương pháp định tính............................................................................. 11
1.5.2 Các phương pháp định lượng. ........................................................................ 13
1.5.3 Một số chỉ tiêu quan trọng cho nguyên liệu. .................................................. 15

1.5.4 Một số chỉ tiêu kĩ thuật cho sản phẩm biodiesel ............................................ 16
1.6

Các phương pháp tổng hợp biodiesel................................................................. 17

1.6.1 Khuấy gia nhiệt và nhiệt đồng thể. ................................................................. 17
1.6.2 Nhiệt dị thể. .................................................................................................... 18

ii


1.6.3 Sóng siêu âm. .................................................................................................. 18
1.6.4 Vi sóng. ........................................................................................................... 19
1.6.5 Sử dụng môi trường ancol siêu tới hạn........................................................... 19
1.6.6 Một số công nghệ sản xuất biodiesel thông dụng........................................... 19
1.7

Cơ chế cho phản ứng cho phản ứng trao đổi. .................................................... 23

1.7.1 Với xúc tác axít. .............................................................................................. 23
1.7.2 Với xúc tác bazơ. ............................................................................................ 25
CHƯƠNG 2. THỰC NGHIỆM. .................................................................................. 27
2.1

Phương tiện nghiên cứu. .................................................................................... 27

2.1.1 Dụng cụ, thiết bị. ............................................................................................ 27
2.1.2 Nguyên liệu..................................................................................................... 28
2.1.3 Hóa chất. ......................................................................................................... 30
2.2

Phương pháp nghiên cứu. .................................................................................. 30

2.2.1 Các chỉ tiêu cho nguyên liệu và xử lý nguyên liệu......................................... 30
2.2.2 Phương pháp tổng hợp biodiesel. ................................................................... 37
2.2.3 Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất phản ứng tranester hóa xúc tác
KOH. ........................................................................................................................ 39
2.2.4 Phương pháp xử lí số liệu. .............................................................................. 39
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ............................................................... 42
3.1

Kết quả q trình trích ly dầu cà phê bằng dung môi n-hexan. ......................... 42

3.1.1 Các thành phần axít béo có trong dầu cà phê. ................................................ 43
3.1.2 Chuẩn độ axít cho dầu cà phê. ........................................................................ 44
3.1.3 Tính độ nhớt động học của dầu cà phê. .......................................................... 44
3.1.4 Tính tỉ trọng của dầu cà phê. .......................................................................... 44
3.1.5 Chuẩn độ xác định chỉ số xà phịng hóa. ........................................................ 45

iii


3.1.6 Xác định hàm lượng nước có trong dầu cà phê. ............................................. 45
3.2

Q trình tranester hóa xúc tác KOH. ................................................................ 48

3.2.1 Chuẩn độ axít cho sản phẩm biodiesel. .......................................................... 49
3.2.2 Tính độ nhớt động học của biodiesel.............................................................. 49
3.2.3 Chuẩn độ peroxit cho sản phẩm biodiesel. ..................................................... 50

3.3

Kết quả khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất phản ứng. ...................... 51

3.3.1 Ảnh hưởng của tỉ lệ mol methanol/dầu. ......................................................... 51
3.3.2 Ảnh hưởng của hàm lượng xúc tác KOH. ...................................................... 52
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ...................................................................................... 55
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................ 57

iv


DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1. Thông số của các loại xúc tác để tổng hợp biodiesel. ................................... 9
Bảng 1.2. So sánh các điều kiện công nghệ của xúc tác kiềm và xúc tác enzyme. ..... 10
Bảng 1.3. Thành phần của bã cà phê. ........................................................................... 11
Bảng 1.4. Thành phần axít béo có trong dầu cà phê. ................................................... 12
Bảng 2.1. Dụng cụ, thiết bị cần sử dụng trong nghiên cứu. ......................................... 27
Bảng 2.2. Các hóa chất dùng trong nghiên cứu. .......................................................... 30
Bảng 2.3. Các điều kiện tối ưu cho phản ứng chuyển hóa axít béo tự do. ................... 33
Bảng 3.1. Thành phần axít béo có trong dầu cà phê. ................................................... 43
Bảng 3.2. Kết quả chuẩn độ axít của dầu cà phê. ........................................................ 44
Bảng 3.3. Kết quả đo độ nhớt động học của dầu cà phê. ............................................. 44
Bảng 3.4. Kết quả chuẩn độ xà phòng của dầu cà phê. ................................................ 45
Bảng 3.5. Các chỉ tiêu chất lượng của dầu phê. ........................................................... 46
Bảng 3.6. Kết quả chuẩn độ axít của giai đoạn ester hóa xúc tác H2SO4. ................... 47
Bảng 3.7. Kết quả chuẩn độ axít của biodiesel. ........................................................... 49
Bảng 3.8. Kết quả đo độ nhớt động học của biodiesel. ................................................ 49
Bảng 3.9. Kết quả chuẩn độ peroxit của biodiesel. ...................................................... 50
Bảng 3.10. Các tính chất hóa lý của biodiesel từ bã cà phê. ......................................... 50

Bảng 3.11. Kết quả khảo sát tỉ lệ methanol/dầu đến hiệu suất phản ứng. .................... 51
Bảng 3.12. Kết quả khảo sát hàm lượng KOH đến hiệu suất phản ứng. ...................... 52
Bảng 3.13. Thành phần biodiesel. ................................................................................. 53
Bảng 4.1. Các thông tối ưu cho phản ứng xảy ra. ........................................................ 55

v


DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1. Các nguồn ngun liệu cho sản xuất biodiesel. ............................................. 4
Hình 1.2. Phổ đồ HPLC của dầu cà phê. ..................................................................... 12
Hình 1.3. Thiết bị trích ly Soxlet bằng dung mơi hexan. ............................................ 13
Hình 1.4. Sơ đồ cho quá trình tận dụng nguồn nguyên liệu. ....................................... 20
Hình 1.5. Sơ đồ chung để tổng hợp biodiesel từ dầu thực vật..................................... 21
Hình 1.6. Sơ đồ sản xuất biodiesel theo cơng nghệ gián đoạn. ................................... 22
Hình 1.7. Sơ đồ sản xuất biodiesel theo cơng nghệ liên tục. ....................................... 22
Hình 2.1. Hệ thống trích ly Soxlet để lấy dầu cà phê. ................................................. 28
Hình 2.2. Hệ thống tách dung mơi n-hexan. ................................................................ 28
Hình 2.3. Nguyên liệu. ................................................................................................. 29
Hình 2.4. Bã cà phê thu được. ..................................................................................... 29
Hình 2.5. Sơ đồ khối q trình trích ly dầu cà phê thơ. ............................................... 31
Hình 2.6. Thiết bị phản ứng chính của phản ứng tranester hóa xúc tác KOH. ............ 37
Hình 2.7. Sơ đồ khối phản ứng tranester hóa xúc tác bazo. ........................................ 38
Hình 3.1. Dầu cà phê để ngồi khơng khí để bay hơi. ................................................. 42
Hình 3.2. Bã cà phê sau khi trích ly. ............................................................................ 42
Hình 3.3. Dầu cà phê ở giai đoạn ester hóa xúc tác H2SO4. ........................................ 47
Hình 3.4. Các chất cặn, sáp, axít béo đươc tách ra khỏi dầu. ...................................... 48
Hình 3.5. Biodiesel được phân tách trong phễu chiết.................................................. 48
Hình 3.6. Ảnh hưởng của tỉ lệ mol methanol/dầu đến hiệu suất phản ứng. ................ 51
Hình 3.7. Ảnh hưởng của KOH đến hiệu suất phản ứng. ............................................ 52

Hình 3.8. Phổ GC-MS của biodiesel. .......................................................................... 53

vi


TỪ VIẾT TẮT
B100: không hổn nhiên liệu không pha thêm bất kì thành phần diesel nào
JIS: Tiêu chuẩn cơng nghiệp Nhật Bản
EN: Tiêu chuẩn Châu Âu
ISO: Tổ chức tiêu chuẩn hóa quốc tế
ASTM: Tiêu chuẩn theo hiệp hội ơ tơ của Mỹ
FAME: Thành phần axít béo của rượu và methanol
CBDF: Coffe Bio Diesel Fatty
GC-MS: Sắc kí khí

vii


Đồ án tốt nghiệp đại học-Khóa 2012-2016

Trường Đại Học Bà Rịa – Vũng Tàu

LỜI MỞ ĐẦU
A. Đặt vấn đề
Ngày nay q trình cơng nghiệp hóa, hiện đại hóa đang ngày càng phát triển đối
với đất nước ta là một vấn đề đáng mừng, vì nó làm giảm sự mệt nhọc của con người,
các sản phẩm làm ra phục vụ con người ngày một nhiều hơn. Song kèm theo đó là vấn
đề ơ nhiễm mơi trường, biến đổi khí hậu như: khói thải nhà máy, khu cơng nghiệp, khí
thải giao thơng. Khí thải là nguyên nhân trực tiếp gây ra những biến đổi khí hậu, hiệu
ứng nhà kính và hàng loạt các vấn đề về môi trường.

Nhiều nỗ lực đã và đang được thực hiện nhằm tìm kiếm những nguồn năng
lượng thay thế. Trong đó, một trong những nguồn năng lượng mới đang được quan
tâm hiện nay là nhiên liệu sinh học (NLSH). Ðây là nguồn năng lượng khơng cạn kiệt,
nó mang lại nhiều lợi ích như đảm bảo an ninh năng lượng và đáp ứng được các yêu
cầu về môi trường.
Ở Việt Nam có nhiều nghiên cứu về nguồn nhiên liệu sạch, thân thiện với môi
trường từ nguồn nguyên liệu có sẵn mà người ta hay bỏ đi như: mỡ cá tra, cá basa, dầu
mỡ đã qua sử dụng, dầu tự hạt cao su, từ hạt jatropha,..... Ngoài ra, nước ta còn là nước
xuất khẩu cà phê hàng đầu thế giới, vì nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa nên
cây cà phê có thể phát triển tốt trong điều kiện này, kèm theo đó việc kinh doanh của
các quán cà phê cũng rất phát triển ở những thành phố năng động, thủ phủ cà phê nên
lượng tiêu thụ cà phê cũng khá nhiều, bã cà phê từ đó cũng nhiều lên. Nắm bắt được
xu hướng để tận dụng nguồn nguyên liệu đem bỏ đi này tôi xin nghiên cứu đề tài
“ Tổng hợp diesel sinh học từ bã cà phê” nhằm tìm hiểu các yếu tố cần thiết để đi vào
ứng dụng cho quá trình sản xuất diesel sinh học.
B. Mục tiêu của đề tài
+ Tận dụng lượng cà phê bỏ đi để làm nhiên liệu sạch thân thiện với mơi trường.
+ Trích ly bằng dung mơi khơng phân cực nhằm lấy được các thành phần có
trong bã cà phê.
+ Tìm hiểu các thành phần hóa học, tính chất hóa lý của dầu phê.
+ Tìm hiểu và thực hiện các phương pháp tổng hợp nên biodiesel từ bã phê.

Nghành Cơng Nghệ Kĩ Thuật Hóa Học

1

Khoa Hóa Học Và CNTP


Đồ án tốt nghiệp đại học-Khóa 2012-2016

Trường Đại Học Bà Rịa – Vũng Tàu

+ Kiểm tra các tính chất hóa lý của biodiesel thành phẩm.
+ Xác định các thành phần có trong biodiesel thành phẩm bằng phương pháp
sắc kí ghép khối phổ (GC-MS).

Nghành Cơng Nghệ Kĩ Thuật Hóa Học

2

Khoa Hóa Học Và CNTP


Đồ án tốt nghiệp đại học-Khóa 2012-2016

Trường Đại Học Bà Rịa – Vũng Tàu

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN LÝ THUYẾT
1.1

Diesel sinh học

1.1.1 Khái niệm
Biodiesel hay diesel sinh học là thuật ngữ dùng để chỉ loại nhiên liệu dùng cho
động cơ diesel được sản xuất từ dầu thực vật và mỡ động vật.
Biodiesel thường được điều chế bằng phản ứng transester chuyển đổi hay ester
hóa của các triglyxerit, axít tự do với rượu bậc nhất no, đơn chức chứa từ 1 – 8 ngun
tử carbon. Thơng dụng hay dùng là methanol.
Vì vậy, biodiesel được xem là các ankyl ester, thông dụng nhất là metyl ester

tạo thành từ dầu mỡ động, thực vật. Các axít béo trong dầu, mỡ có số carbon tương
đương với số phân tử có trong dầu diesel, hơn nữa cấu trúc của mạch axít này là mạch
thẳng nên có chỉ số xetan cao. Đó là lý do chính để chọn dầu thực vật, mỡ động vật
làm nguyên liệu sản xuất biodiesel. [1,2]
1.1.2 Vai trò
a. Thay thế nguồn nhiên liệu hóa thạch ngày càng cạn dần.
b. Giải quyết các vấn đề về biến đổi khí hậu.
c. Tăng cường an ninh năng lượng quốc gia.
d. Tăng trưởng kinh tế cho đất nước
1.2

Các nguồn nguyên liệu để sản xuất diesel sinh học
Kể từ khi động cơ diesel được phát minh ra thì nguyên liệu được sử dụng đầu

tiên là dầu thực vật. Nhưng nguyên liệu dầu thực vật đã không được lựa chọn do giá
thành đắt hơn so với diesel. Nhưng do sự phát triển nhanh và sự tăng giá của dầu mỏ
và sự hạn chế về số lượng, nên nhiên liệu dầu thực vật được quan tâm và có khá năng
thay thế cho nhiên liệu hóa thạch trong tương lai gần.
Dầu thực vật sử dụng cho quá trình phản ứng phải có chỉ số axít thấp hơn 2 mg
KOH/g dầu. Nhưng đối với dầu thực vật thơ và dầu thải có nhiều tạp chất nên cần phải
tinh chế để loại bỏ tạp chất, axít béo.[2]

Nghành Cơng Nghệ Kĩ Thuật Hóa Học

3

Khoa Hóa Học Và CNTP


Đồ án tốt nghiệp đại học-Khóa 2012-2016

Trường Đại Học Bà Rịa – Vũng Tàu

Các nguồn nguyên liệu có thể là lương thực và phi lương thực.
Ví dụ: Lương thực: Mỡ cá tra, tảo, mỡ bò, thầu dầu, lạc, vừng…..
Phi lương thực: Dầu thải, bã cà phê, bông, hướng dương…

a. Dầu thải

c. Bã cà phê

b. Hạt jotropha

Hình 1.1. Các nguồn nguyên liệu cho sản xuất biodiesel.

1.2.1 Dầu thực vật
Các nguyên liệu dầu thực vật để sản xuất diesel sinh học là: dầu đậu nành, cà
phê, dầu cọ, dầu dừa, ngô, jatropha, cọ dầu… tùy vào điều kiện từng nước mà diesel
sinh học được sản xuất từ nhiều nguồn nguyên liệu khác nhau .
Dầu thực vật khi sử dụng cho quá trình tổng hợp nên biodiesel thì phải đạt chỉ
số axít cho phép thấp hơn 2 mg KOH/g dầu. Đối với các loại dầu thải thì phải qua quá
trình loại bỏ đi các tạp chất nhằm hạn chế chỉ số axít để ngăn khả năng ăn mòn cho
động cơ và sử dụng q trình trung hịa kiềm.
a. Thành phần chính của dầu thực vật
 Lipit: Là chất hòa tan tốt trong dung môi không phân cực, không tan trong
nước.
 Triglyxerit: Là ester của rượu 3 chức của glyxerol và các axít béo. Các axít
béo trong dầu thực vật được chia làm 2 loại: axít béo no và axít béo khơng no chứa 1,
2 hoặc 3 nối đơi. Về cấu tạo axít béo là những axít cacboxylic mạch thẳng có cấu tạo
từ 6- 30 nguyên tử cacbon. Triglyxerit là thành phần chiếm 90 -98% trong quả và hạt

dầu.

Nghành Cơng Nghệ Kĩ Thuật Hóa Học

4

Khoa Hóa Học Và CNTP


Đồ án tốt nghiệp đại học-Khóa 2012-2016

Trường Đại Học Bà Rịa – Vũng Tàu

R1COOCH2
R2COOCH
R3COOCH2

Trong đó: R1, R2, R3 là các gốc alkyl của các axít béo. Khi chúng có cấu tạo
giống nhau thì gọi là glyxerol đồng nhất, nếu chúng có cấu tạo khác nhau thì gọi là
glyxerol hổn tạp.
 Photpholipit: Là dẫn xuất của triglyxerit, photpholipit kết hợp được với
nước và mất khả năng hòa tan trong dầu tạo kết tủa lắng xuống.
 Sáp: Là ester của axít béo mạch cacbon dài với rượu 1 hoặc 2 chức. Sự có
mặt của sáp trong dầu làm đục vì nó khơng lắng được mà ở trạng thái lơ lửng.
 Ngoài ra trong thành phần của dầu thực vật cịn có glyxerol, nằm ở dạng kết
hợp với các glyxerol.
b. Một số tính chất vật lí của dầu thực vật
 Nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ đông đặc: Các loại dầu khác nhau thì có
nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ đơng đặc khác nhau. Các giá trị này không phải là một
số cố định mà là một khoảng.

 Tính tan: Dầu không phân cực nên tan tốt trong dung môi không phân cực,
tan ít trong rượu, khơng tan trong nước (nước là dung môi phân cực). Độ tan của dầu
phụ thuộc nhiều vào nhiệt độ.
 Màu của dầu: Phụ thuộc vào thành phần các hợp chất có trong dầu. Dầu tinh
khiết khơng màu, dầu có màu vàng là do các carotennoit và các dẫn xuất, dầu có màu
xanh là của clorophin...
 Độ nhớt: Dầu thực vật ở nhiệt độ thường, có độ nhớt cao hơn diesel khoáng
vài chục lần, khi tăng nhiệt độ thì độ nhớt của dầu thực vật giảm nhanh.
 Trị số xetan: Độ nhớt của dầu thực vật cao hơn độ nhớt của diesel . Muốn
tăng trị số xetan cho dầu thực vật nên chuyển thành ester dầu thực vật.
 Khối lượng riêng: Khối lượng riêng của dầu thực vật thường nhẹ hơn nước

Nghành Công Nghệ Kĩ Thuật Hóa Học

5

Khoa Hóa Học Và CNTP


Đồ án tốt nghiệp đại học-Khóa 2012-2016

Trường Đại Học Bà Rịa – Vũng Tàu

3
d20
4 0, 07 0, 71 g/cm , dầu có thành phần hydrocarbon và càng no thì tỷ trọng càng

cao.
c. Một số phản ứng hóa học của dầu thực vật
 Phản ứng thủy phân: Các triglixerit bị thủy phân bởi nước theo phương trình

1.1 sau:

R1COOCH2

R1COOH

CH2 OH

R2COOCH

CH OH

+ 3H2O

R3COOCH2

CH2 OH

+

R2COOH

( 1.1)

R3COOH

 Phản ứng xà phịng hóa: Nếu trong q trình thủy phân có mặt kiềm (KOH,
NaOH) thì axít sẽ tạo phản ứng với kiểm tạo thành xà phòng theo phương trình 1.2.
RCOOH + NaOH

(1.2)

RCOONa + H2O

Phản ứng xà phịng hóa và phản ứng thủy phân là hai phản ứng khơng mong
muốn trong q trình tổng hợp diesel, vì nó làm giảm hàm lượng triglyxerit, giảm hiệu
suất tạo diesel, còn có thể kết khối làm giảm khả năng tiếp xúc giữa các chất, thậm chí
gây đơng đặc phản ứng. Do đó cần hạn chế hai q trình trên.
 Phản ứng cộng hợp: Trong điều kiện thích hợp thì các axít béo không no sẽ
cộng hợp với chất khác như: hidro, halogen…theo phương trình 1.3.
Khi cộng hydro ở điều kiện nhiệt độ thích hơp, áp suất cao, xúc tác thích hợp
thì phản ứng nhằm làm giảm số nối đôi trong mạch carbon. Ngồi ra phản ứng này cịn
có tác dụng giữ cho dầu không bị trở mùi khi bảo quản.
CH

CH

+ H2

CH2

(1.3)

CH2

 Phản ứng ester hóa
Các glyxerol trong điều kiện có mặt của xúc tác axít mạnh (H2SO4, HCl) hoặc
bazo mạnh (NaOH, KOH) sẽ xảy ra phản ứng trao đổi ester hóa với rượu bậc một
(ethanol, methanol…) để tạo thành alkyl ester của axít béo và các glyxerol.

Nghành Cơng Nghệ Kĩ Thuật Hóa Học

6

Khoa Hóa Học Và CNTP


Đồ án tốt nghiệp đại học-Khóa 2012-2016

CH2-O-CO-R1
CH-O-CO-R2 + 3 CH3OH
CH2-O-CO-R3

xúc tác

Trường Đại Học Bà Rịa – Vũng Tàu

R1COOCH3

CH2 OH
CH OH

R2COOCH3

+

(1.4)

R3COOCH3

CH2 OH

Thực chất q trình chuyển hóa này này gồm một loạt các phản ứng thuận
nghịch nối tiếp nhau. Tức là triglyxerit chuyển hóa từng bước thành diglyxerit,
rồi từ diglyxerit chuyển hóa tiếp thành monoglyxerit và cuối cùng là glyxerol:
Triglyxerit

+ ROH

Diglyxerit

+ R1COOR

(1.5)

Diglyxerit

+ ROH

monoglyxerit + R2COOR

(1.6)

Monoglyxerit + ROH

glyxerol

+ R3COOR

(1.7)

Hỗn hợp cuối cùng của phản ứng là hỗn hợp của nhiều hợp chất như alkyl ester,
glyxerol, ancol, tri-, đi- mono. Nên sản phẩm sau cùng sẽ có màu đục. Đây là
phản ứng tổng hợp diesel, nó có ý nghĩa thực tế rất lớn vì sản phẩm của quá trình này
(alkyl ester) được sử dụng làm nhiên liệu sẽ làm giảm đáng kể ô nhiểm mơi trường.
Mặt khác, glyxerol thu được cũng có giá trị kinh tế cao.
 Phản ứng oxy hóa: Dầu thực vật chứa nhiều loại axít béo khơng no nên dễ bị
oxi hóa bởi các tác nhân oxy hóa, phần lớn xảy ra tại các nối đơi. Khi gặp khơng khí
trong mơi trường có thể xảy ra q trình oxy hóa làm biến chất dầu.
 Sự ôi chua dầu mỡ: Trong dầu có chứa nước, vi sinh vật, các men thủy
phân,…. Nên trong quá trình thủy phân thường phát sinh những biến đổi làm ảnh
hưởng đến màu sắc, mùi vị của dầu.
1.2.2 Mỡ động vật
Mỡ động vật là một trong những nguyên liệu rẻ tiền cho sản xuất biodiesel. Một
số loại như: Mỡ cá tra, cá basa, mỡ bò, mỡ gà…trong đó thành phần chủ yếu là các các
triglyxerit, diglyxerit, monoglyxerit và các axít béo tự do. Nên có thể tham gia phản
ứng ester hóa với các rượu bậc một để tạo biodiesel.[2,3]

Nghành Cơng Nghệ Kĩ Thuật Hóa Học

7

Khoa Hóa Học Và CNTP


Đồ án tốt nghiệp đại học-Khóa 2012-2016

1.3

Trường Đại Học Bà Rịa – Vũng Tàu

Xúc tác sử dụng cho quá trình tổng hợp biodiesel

1.3.1 Xúc tác axít
Xúc tác axít chủ yếu là xúc tác Bronsted như H2SO4, HCl,...xúc tác này là đồng
thể trong pha lỏng. Phương pháp xúc tác đồng thể này địi hỏi nhiều năng lượng cho
q trình tinh chế sản phẩm. Các xúc tác axít cho độ chuyển hóa thành ester cao nhưng
phản ứng chỉ đạt độ chuyển hóa cao khi nhiệt độ cao trên 100oC và thời gian phản ứng
lâu hơn, ít nhất trên 6 giờ mới đạt độ chuyển hóa hồn tồn.[1,2,3]
1.3.2 Xúc tác bazơ
Xúc tác bazơ trong q trình chuyển hóa ester dầu thực vật có thể là xúc tác
đồng thể trong pha lỏng như: KOH, NaOH, K2CO3, CH3ONa,…. Trong đó xúc tác
CH3ONa có độ chuyển hóa cao nhất, thời gian phản ứng ngắn nhất, nhưng u cầu
khơng được có mặt của nước vì gây khó khăn cho các q trình cơng nghiệp.
1.3.3 Xúc tác dị thể
Xúc tác đồng thể bazơ cho hiệu suất biodiesel cao, tuy nhiên gặp phải một số
khó khăn như: Q trình lọc rửa sản phẩm biodiesel khó khăn. Xúc tác khơng tái sử
dụng hay tái sinh được mất nhiều chi phí để xử lý mơi trường vì sau mỗi lần phản ứng,
hỗn hợp phải thải bỏ đi. Để khắc phục nhược điểm đó, ta tìm ra xúc tác dị thể. Trong
các loại xúc tác dị thể có các loại điển hình sau:
a. Xúc tác MgO
Đây là xúc tác bazơ, xảy ra ở dạng rắn. Hiệu suất sản phẩm (biodiesel) thu được
thấp hơn gấp 10 lần so với NaOH, KOH. Để nâng cao hiệu suất cho MgO thì ta sẽ hoạt
hóa chúng bằng NaOH. Dị thể hóa xúc tác dẫn đến dễ lọc rửa sản phẩm, mặt khác lại
còn dễ tái sinh tiết kiệm được kinh tế, giảm ô nhiễm môi trường.
b. Xúc tác Na/NaOH/γ-Al 2O3
Hệ xúc tác này cho hiệu suất biodiesel cao trên 80%, nếu sử dụng thêm dung
môi n-hexan thì có thể cho hiệu suất đến 94%.
Để tạo ra được hệ xúc tác trên ta trộn Na và NaOH với

Nghành Cơng Nghệ Kĩ Thuật Hóa Học

8

Al2O3 sau đó thổi

Khoa Hóa Học Và CNTP


Đồ án tốt nghiệp đại học-Khóa 2012-2016

Trường Đại Học Bà Rịa – Vũng Tàu

dòng nitơ ở 3200C vào hỗn hợp đó. Các tính chất của hệ xúc tác được thể hiện ở bảng
1.1.
Bảng 1.1. Thông số của các loại xúc tác để tổng hợp biodiesel.

Loại xúc tác

Diện tích bề mặt
riêng theo BET ,
m2/g

Thể tích lỗ xốp,
cm3/g

Đường kính lỗ

143,1

0,481

134,3

120,7

0,416

137,8

97,7

0,362

148,2

83,2

0,322

155,0

Al2O3
NaOH /

Na /

Al2O3

Al2O3

Na / NaOH /

Al2O3

o

xốp A

c. Xúc tác HZSM-5
Đặc điểm của xúc tác loại này là tỉ lệ Si/Al=18, bề mặt riêng là 3 3 m2/g. Xúc
tác loại này thường được sử dụng trong phản ứng điều chế biodiesel theo phương pháp
hydrocracking.
d. Xúc tác Rh-Al 2O3
Xúc tác này thường được sử dụng trong phản ứng hydrocraking dầu đậu nành.
Sản phẩm thu được ngồi biodiesel cịn có xăng và các sản phẩm khác.
e. Xúc tác enzyme
Các enzyme nhìn chung là xúc tác sinh học có đặc tính pha nền, đặc tính nhóm
chức và đặc tính lập thể trong mơi trường nước. Các phản ứng trao đổi ester sử dụng
enzyme sẽ vượt qua các trở ngại về các q trình hóa học phức tạp như: Các sản phẩm
có thể methanol, glyxerol được tách ra một cách dễ dàng, cách axít béo tự do được
chuyển thành metyl ester một cách hoàn toàn .
Ưu điểm của xúc tác enzyme là : Độ chuyển hóa cao, thời gian phản ứng ngắn,
quá trình tinh chế đơn giản.
Nhược điểm: Chưa được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp nên giá thành đắt
đỏ.[1,2,3]

Nghành Cơng Nghệ Kĩ Thuật Hóa Học

9

Khoa Hóa Học Và CNTP


Đồ án tốt nghiệp đại học-Khóa 2012-2016

Trường Đại Học Bà Rịa – Vũng Tàu

Bảng 1.2. So sánh các điều kiện công nghệ của xúc tác kiềm và xúc tác enzyme.

Các thông số công
nghệ

Xúc tác sử dụng
Xúc tác kiềm

Xúc tác Enzyme

60 – 700C

30 – 400C

Các axít béo tự do trong
nguyên liệu

Sản phẩm xà phịng hóa

Metyl Ester

Nước trong ngun liệu

Tham gia vào phản ứng

Khơng tham gia

Hiệu suất

Cao

Rất cao

Thu hồi glyxerol

Khó

Dễ

Rửa nhiều lần

Khơng cần rửa

Rẻ

Đắt

Nhiệt độ phản ứng

Làm sạch sản phẩm
Giá thành
1.4

Ứng dụng của biodiesel từ bã cà phê
Cải thiện đáng kể chất lượng nhiên liệu và hiệu suất động cơ ô-tô, cải thiện tính

năng của dầu diesel truyền thống về tính bơi trơn và trị số xetane.
Ethanol có thể dùng để nâng trị số octane của xăng. Trong thực tế, ở mức hàm
lượng thấp (<5%) trong hỗn hợp với xăng hoặc dầu diesel, ethanol và biodiesel có vai
trị như là những phụ gia cải thiện chất lượng nhiên liệu.

Nghành Công Nghệ Kĩ Thuật Hóa Học

10

Khoa Hóa Học Và CNTP


Đồ án tốt nghiệp đại học-Khóa 2012-2016

1.5

Trường Đại Học Bà Rịa – Vũng Tàu

Các phương pháp định tính và định lượng của bã và dầu cà phê

1.5.1 Các phương pháp định tính
 Trong bã cà phê có nhiều thành phần cần phân tích như: Độ ẩm, cacbon, nitơ,
protein,….được thể hiện ở bảng 1.3.
Bảng 1.3. Thành phần của bã cà phê.

Thành phần

Giá trị

Độ ẩm, (%)

12,20

Hàm lượng C, (%)

52,20

Hàm lượng nitơ, (%)

2,10

Protein, (gprotein/100g)

13,30

Tro, (%)

1,43

Xenlulo,(%)

13,80

Nhiệt trị, (MJ/kg)

4619,20

Hàm lượng C có trong bã cà phê cao nên có thể tận dụng làm than hoạt tính.
Hàm lượng tro, nhiệt trị cho ta thấy được tận dụng được nguồn nguyên liệu này
làm than đốt cung cấp nhiệt lượng cho các lĩnh vực dân dụng.[9]
 Trong bã cà phê có thành phần là các hợp chất glyxerol như: monoglyxerit,
diglyxerit, triglyxerit, axit béo tự do.
Thành phần glyxerol được phân tích bằng máy HPLC để định lượng được thành
phần có trong hỗn hợp của chúng.
Nhóm tác giả Mano Misra đã phân tích chúng như hình. Ta thấy trong thành
phần của dầu cà phê chứ nhiều triglyxerit (TG) là yếu tố quyết định nên sự tạo thành
biodiesel chúng có cường độ cao, axit béo tự do có dầu có cường độ yếu đa số chúng
nằm ở dạng kết hợp.[12]

Nghành Công Nghệ Kĩ Thuật Hóa Học

11

Khoa Hóa Học Và CNTP


Đồ án tốt nghiệp đại học-Khóa 2012-2016

Trường Đại Học Bà Rịa – Vũng Tàu

FFA: Axit béo tự do
MG: Monoglyxerit
Cường độ

DG: Điglyxerol
TG: Triglyxerit.

Thời gian lưu (phút)
Hình 1.2. Phổ đồ HPLC của dầu cà phê.

 Ngồi các thành phần được phân tích cịn có thành phần quan trọng khác là các axít
béo (FAME). Các axít trong dầu cà phê được phân tích bằng phương pháp sắc kí ghép
khối phổ (GC-MS) được thể hiện ở bảng 1.4.
Bảng 1.4. Thành phần axít béo có trong dầu cà phê.

Tên axít

Hàm lượng,%khối lượng

Axít capric (C10:0)

0,49

Axít lauric (C12:0)

3,62

Axít myristic (C14:0)

3,29

Axít plamitic (C16:0)

28,44

Axít margaric (C17:0)

0,33

Axít arachidic (C20:0)

0,08

Axít oleic (C18:1)

58,21

Axít linoleic (C18:2)

1,06

Axít eicosedienoic (C20:2)

0,15

Axít eicosatrienoic (C20:3)

1,12

Thành phần FAME của CBDF chủ yếu là C10 đến C20. Thành phần C18:1
chiếm nhiều nhất (58,21%) tiếp đến là C16:0 (28,44%). Tổng hai thành phần này
chiếm đến 86% và những thành phần còn lại chỉ tồn tại ở dạng lượng vết. Hàm lượng

Nghành Cơng Nghệ Kĩ Thuật Hóa Học

12

Khoa Hóa Học Và CNTP


Đồ án tốt nghiệp đại học-Khóa 2012-2016

Trường Đại Học Bà Rịa – Vũng Tàu

của đa nối đôi chỉ chiếm một phần rất nhỏ 2,36%.[4]
Nhóm tác giả Chu Thị Bích Phượng thực hiện trích ly dầu cà phê từ bã cà phê
phin trên thị trường và công nghiệp đã kết luận Trong dầu bã cà phê có chứa nhiều
axít béo có chiều dài mạch C khác nhau (từ C6 đến C24), trong đó các axít béo
palmitic (C16:0), axít oleic (C18:1) và axít linoleic (C18:2) chiếm hàm lượng cao.
Thành phần axít béo trong hạt cà phê gồm hai axít béo no chủ yếu là axít palmitic và
axít stearic. Hai axít béo khơng no chủ yếu là oleic và linoleic.[1].
Một số nghiên cứu khác của nhóm tác giả A.Deligiannis thực hiện trích ly bã cà
phê từ dung môi n-hexan cho thấy thành phần axít arachidic C20:0 (4,04%) cao hơn
nghiên cứu trên.[10]
1.5.2 Các phương pháp định lượng
a. Hệ thống trích ly Soxhlet [4]
Ta định lượng dầu cà phê bằng hệ thống trích ly Soxhlet với dung mơi.
Bình ngưng

Nước

Bình trích ly
Siphon
Bình thót cổ

Dung mơi

Hình 1.3. Thiết bị trích ly Soxlet bằng dung mơi hexan.

Dung dịch được rót vào bình cầu, chất cần trích ly để lấy tinh dầu được đặt vào
túi trong bình trích ly. Khi đun sôi dung dịch sẽ bay hơi lên ống vào bình trích ly, tại
đây dung mơi được ngưng tụ thành giọt rơi vào ống hình trụ chứa chất cần trích ly.
Sau đó, dung mơi sẽ hịa tan tinh dầu vào ống siphon, khi ống đầy dung môi được chảy

Nghành Cơng Nghệ Kĩ Thuật Hóa Học

13

Khoa Hóa Học Và CNTP


Đồ án tốt nghiệp đại học-Khóa 2012-2016

Trường Đại Học Bà Rịa – Vũng Tàu

xuống lại bình cầu mang theo tinh dầu. Cứ như vậy, dung môi được đun sôi cho đến
khi bình trích ly khơng cịn màu nữa thì tiến hành ngừng.
b. Cơ sở cho q trình trích ly
Độ hịa tan vào nhau của hai chất lỏng phụ thuộc vào hằng số điện mơi, hai chất
lỏng có hằng số điện mơi càng gần nhau thì khả năng tan lẫn vào nhau càng lớn. Dung
mơi để trích ly dầu phải có các u cầu sau:
- Có khả năng hịa tan dầu theo bất cứ tỉ lệ nào và khơng hịa tan các tạp chất
khác có trong nguyên liệu chứa dầu.
- Có nhiệt độ sôi thấp để dễ dàng tách ra khỏi dầu triệt để.
- Khơng độc, khơng ăn mịn thiết bị, khơng gây cháy nổ với khơng khí, phổ
biến và rẻ tiền.

- Dễ dàng thu hồi ở điều kiện phịng thí nghiệm để q trình trở nên tối ưu hơn.
Ngồi trích ly bằng dung mơi n-hexan thì ta cũng có thể trích ly bằng một số
dung mơi khác như diethylether, petroleum ether , isopropanol, ethanol, n-octan hay
dung môi cao su...
Dung môi diethylether là dung mơi phân cực trung bình (hằng số điện mơi
4,2720) vì vậy có thể hịa tan thêm một số thành phần phân cực trung bình trong
nguyên liệu như các axít béo tự do, các sắc tố. Nhược điểm của dung môi này là nhiệt
độ sôi thấp, dễ bay hơi, dễ bắt lửa nguy hiểm trong quá trình làm việc ở nhiệt độ cao.
Petroleum ether, dung môi cao su, hexan là hỗn hợp của nhiều hydrocacbon
khác nhau, trong đó thành phần chủ yếu là pentane. Nó là một hydrocacbon khơng
phân cực (hằng số điện mơi 1,8420) chỉ hịa tan các phân tử không phân cực trong
nguyên liệu (glyxerol, diglyxerit, triglyxerit…). Do đó, thành phần dầu thơ thu được từ
bã cà phê khi tách chiết bằng các loại dung môi có độ phân cực khác nhau có thể
khơng giống nhau.[5]
c. Phối trộn các loại dung môi theo các tỉ lệ khác nhau
Các loại dung mơi có thể phối trộn dung mơi ít phân cực với nhau để hạn chế
khả năng bay hơi của các dung môi không phân cực nhằm đạt hiệu suất q trình trích

Nghành Cơng Nghệ Kĩ Thuật Hóa Học

14

Khoa Hóa Học Và CNTP


Đồ án tốt nghiệp đại học-Khóa 2012-2016

Trường Đại Học Bà Rịa – Vũng Tàu

ly cao.

Isopropanol là ít phân cực, nó hịa tan được nhiều hợp chất khơng phân cực, dễ
bay hơi, khả năng phân tán tốt trong dung môi n-hexan/isopropanol phối trộn với tỉ lệ
50:50, 60:40, 70:30 ,80:20 sẽ tạo nên hỗn hợp để trích ly với hiệu suất cao.
Nhược điểm của quá trình này là quá trình thu hồi dung mơi để tận dụng cho
các lần trích ly sau ít hơn q trình khơng phối trộn, q trình thu hồi dung mơi sẽ lẫn
hơi nước của khơng khí nên làm cho dung môi isopropanol phân cực hơn.
1.5.3

Một số chỉ tiêu quan trọng cho nguyên liệu
Chỉ số axít: Chỉ số axít (AV) được định nghĩa là số miligam KOH cần thiết để

trung hịa hết tất cả các axít béo tự do chứa trong 1 gam mẫu.
Chỉ số AV của dầu thực vật khơng cố định, dầu càng biến chất thì AV càng cao.
Đây là chỉ số rất quan trọng đối với dầu sử dụng làm nguyên liệu sản xuất biodiesel.
Chỉ số AV càng cao tức là lượng axít béo trong dầu càng nhiều, nếu dùng trực tiếp
tổng hợp biodiesel sẽ gây phản ứng xà phịng hóa, làm giảm hiệu suất phản ứng
Chỉ số xà phịng hóa: số mg KOH cần thiết để trung hịa và xà phịng hóa hồn
tồn 1g dầu . Thơng thường dầu thực vật có chỉ số xà phịng hóa trong khoảng từ 170260. Chỉ số này càng cao chứng tỏ dầu sẽ dễ bị xà phòng hóa khi tổng hợp diesel sử
dụng xúc tác kiềm mạnh phải hết sức chú ý nếu khơng sẽ gây khó khăn cho quá trình
phản ứng lọc và tách lấy sản phẩm.
Chỉ số iot: Chỉ số iốt là số mg iốt tác dụng với 100 gam dầu, mỡ. Chỉ số iốt biểu
thị mức độ không no của dầu mỡ. Chỉ số này càng cao thì mức độ khơng no của dầu
càng lớn và ngược lại. Như vậy, nếu như chỉ số iốt càng cao thì dầu chứa nhiều liên
kết khơng no nên sản phẩm biodiesel dễ bị biến chất. Do đó cần phải có biện pháp bảo
quản phù hợp.[2,3]

Nghành Cơng Nghệ Kĩ Thuật Hóa Học

15

Khoa Hóa Học Và CNTP


Đồ án tốt nghiệp đại học-Khóa 2012-2016

Trường Đại Học Bà Rịa – Vũng Tàu

Cơ sở quá trình chuẩn độ iot dùng dung môi chứa các liên kết ICl.

H H H H

H HH H

C C C C

C C C C

H

H I Cl H

H
I

(1.8)

Cl

1.5.4 Một số chỉ tiêu kĩ thuật cho sản phẩm biodiesel
Chỉ số xetan: Dùng để đánh giá khả năng tự bắt cháy của các các loại nhiên liệu

diesel, có giá trị đúng bằng giá trị của hỗn hợp chuẩn có cùng khả năng tự bắt cháy.
Hỗn hợp này gồm hai loại hydrocarbon đó là: n-cetan và α- metyl naphthalen.
Biodiesel cần có chỉ số cetan cao để đảm bảo quá trình cháy, nếu cao q sẽ gây
lãng phí nhiên liệu vì một số thành phần ở nhiệt độ cao trong xilang sẽ phân hủy thành
cacbon tự do (muội than), tuy nhiên nếu chỉ số xetan quá thấp sẽ dễ gây hiện tượng
kích nổ (do có q nhiều thành phần khó bị oxy hóa địi hỏi phải phun rất nhiều nhiên
liệu vào xylanh mới xảy ra quá trình tự cháy, dẫn đến nhiên liệu bị đốt cháy nhiều hơn
yêu cầu, nhiệt lượng sinh ra gây tăng mạnh áp suất, làm xylanh dễ bị ăn mòn, động cơ
rung giật).
Chỉ số peroxit: Là lượng chất có trong mẫu thử được tính bằng mili đương
lượng của oxy hoạt tính dùng oxy hóa KI trên 1kg mẫu.
Chỉ số peroxit có ý nghĩa là cho ta biết được chất lượng của dầu. Nếu nguyên
liệu có chỉ số peroxit cao thì nguyên liệu cho chất lượng kém, khó bảo quản dễ bị oxi
hóa bởi các yếu tố khách quan.
Nguyên tắc: Các peroxit tạo thành trong quá trình ơi hóa của chất béo, trong
mơi trường axít có khả năng phản ứng với KI giải phóng ra iot theo phản ứng:
R1 CH CH R2 CH3COOH KI
O

R1 CH CH R2 2CH3COOK H2O I2

(1.9)

O

O

2Na2S2O3

I2

2NaI

Na2S4O6

(1.10)

Điểm đục: Là nhiệt độ mà hỗn hợp bắt đầu vẫn đục do có một số chất bắt đầu

Nghành Cơng Nghệ Kĩ Thuật Hóa Học

16

Khoa Hóa Học Và CNTP


Đồ án tốt nghiệp đại học-Khóa 2012-2016

Trường Đại Học Bà Rịa – Vũng Tàu

kết tinh. Điểm đục có ý nghĩa rất quan trọng đối với dầu diesel. Khi nhiệt độ thấp, độ
nhớt sẽ tăng lên, ảnh hưởng đến phun nhiên liệu. Nếu nhiệt độ hạ thấp hơn nhiệt độ tạo
điểm đục thì sẽ tạo mầm kết tinh và chúng sẽ kết hợp lại gây tắc nghẽn đường ống
cũng như thiết bị lọc làm động cơ khó hoạt động.
Điểm chảy: Là nhiệt độ mà tồn bộ thể tích của hỗn hợp chuyển pha từ thể rắn
sang thể lỏng. Điểm đục và điểm chảy là thơng số nhằm dự đốn khả năng sử dụng của
biodiesel ở nhiệt độ thấp.
Điểm chớp cháy: Là nhiệt độ mà hỗn hợp bắt đầu bắt lửa và cháy. Chỉ số này
dùng để phân loại nhiên liệu theo khả năng cháy nổ của chúng. Điểm chớp cháy metyl
ester là cao hơn 2000C nên nó được xếp vào loại khó cháy. Tuy nhiên, trong q trình

điều chế và tinh chế methanol còn dư làm hạ thấp nhiệt độ chớp cháy xuống là một
điều nguy hiểm đồng thời methanol cũng là một chất gây ăn mòn. Do vậy điểm chớp
cháy vừa được sử dụng như một tiêu chuẩn chất lượng vừa để kiểm tra lượng methanol
dư thừa.[7]
1.6

Các phương pháp tổng hợp biodiesel

1.6.1 Khuấy gia nhiệt và nhiệt đồng thể
Đây là phương pháp cổ điển, rất thường được sử dụng, do đầu tư thấp. Phương
pháp này cơ bản sử dụng thiết bị khuấy (khuấy cơ học hoặc khuấy từ) kết hợp với gia
nhiệt trực tiếp bằng bếp, hơi nước hay điện trở…Phương pháp này dễ thực hiện, nếu
xúc tác tốt có thể đạt độ chuyển hóa rất cao, tuy nhiên địi hỏi thời gian phản ứng dài.
Phương pháp nhiệt đồng thể được thực hiện giữa sản phẩm sau khi trích ly bã
cà phê với xúc tác là axít và bazo đồng thể được thực hiện bằng cách: Cho xúc tác và
methanol vào bình phản ứng 2 cổ, khuấy mạnh, sau đó cho sản phẩm được trích ly vào.
Dùng hệ thống hồn lưu và nhiệt kế để kiểm soát nhiệt độ phản ứng. Sau đó cho vào
nồi cách thủy, gia nhiệt, dùng máy để khuấy hỗn hợp phản ứng. Phải đảm bảo máy
khuấy đều và ổn định trong suốt thời gian phản ứng. Sau khi kết thúc, ta để hỗn hợp
được nguội, đưa sang phễu chiết, tách pha. Pha ở dưới chủ yếu là glyxerol và methanol,
pha trên là metyl ester ( biodiesel) thô. Rửa sạch nhiều lần và làm khô. Xúc tác trước

Nghành Cơng Nghệ Kĩ Thuật Hóa Học

17

Khoa Hóa Học Và CNTP


Đồ án tốt nghiệp đại học-Khóa 2012-2016

Trường Đại Học Bà Rịa – Vũng Tàu

khi tách chiết, methanol dư được thu hồi bằng thiết bị cô quay chân không. [1,2]
1.6.2 Nhiệt dị thể
a. Dùng xúc tác CaO
Phản ứng giữa methanol và nguyên liệu được thực hiện tương tự như nhiệt xúc
tác đồng thể nhưng yêu cầu là hệ thống phải được cách ly để tránh khơng khí. Phần
dung dịch sau khi lọc bằng cô quay chân không ta cho dung dịch HCl để loại hết xúc
tác CaO, sau đó đem đi chiết, tách pha. Pha metyl ester được trung hịa axít bằng dung
dịch KOH. Xúc tác sau khi được thu hồi được rửa sạch các tạp chất, sấy và đem đi
phân tích ảnh SEM, phổ IR, XRD để kiểm tra hoạt tính để xem xét q trình tái sinh
để tái sử dụng cho những lần thí nghiệm sau.
b. Dùng xúc tác KOH
Xúc tác này cho độ chuyển hóa rất cao, thời gian phản ứng ngắn (từ 1 – 1,5 giờ).
Nhưng không được có mặt trong phản ứng vì chúng sẽ làm cho phản ứng đặc quánh,
tạo khối, giảm hiệu suất tạo ra sản phẩm. Q trình tinh chế sản phẩm khó khăn.
Để khắc phục tình trạng trên ta dùng các hợp chất của kim loại kiềm hay kiềm
thổ trên chất mang rắn.
c. Dùng xúc tác K+/ Al2O3
Các bước thực hiện tương tự như phản ứng dùng xúc tác CaO. Đến khi lọc xúc
tác tách pha trong phễu chiết, tách methanol dư bằng cô quay chân không. Rửa, tinh
chế metyl ester .
Xúc tác được rửa sạch bằng methanol, sẽ được đem đi sấy, để nguội và xác định
khối lượng. Chúng phải được hoạt hóa trước khi tái sử dụng.[1,2]
1.6.3 Sóng siêu âm
Là thiết bị phản ứng dùng sóng siêu âm ở tần số thấp 20 Hz với năng lượng
sóng và nhiệt độ thay đổi khi biên độ sóng và thời gian phản ứng thay đổi.
Phương pháp này tương đối phức tạp và khó ứng dụng trong cơng nghiệp, do
chi phí đầu tư cho một thiết bị siêu âm có năng suất cao là rất lớn nên phạm vi của

phương pháp này vẫn bị giới hạn trong phịng thí nghiệm. Xúc tác khảo sát cho phản

Nghành Cơng Nghệ Kĩ Thuật Hóa Học

18

Khoa Hóa Học Và CNTP