ỏn tt nghip GVHD: GS.TS. inh Th Ng
1
SV: Nguyn Th Kim Phng_HD1001_Trng i hc dõn lp Hi Phũng

Bộ giáo dục và đào tạo
tr-ờng đại học dân lập hải phòng đồ án tốt nghiệp ngành: Hoá dầu

Ng-ời h-ớng dẫn: GS.TS Đinh Thị Ngọ
Sinh viên : Nguyễn Thị Kim Ph-ợng



Ng-ời h-ớng dẫn: GS.TS Đinh Thị Ngọ
Sinh viên : Nguyễn Thị Kim Ph-ợng
Hải phòng - 2010
Đồ án tốt nghiệp GVHD: GS.TS. Đinh Thị Ngọ
3
SV: Nguyễn Thị Kim Phƣợng_HD1001_Trƣờng Đại học dân lập Hải Phòng

LỜI CẢM ƠN
Đề tài tổng hợp phụ gia chống oxy hóa trong biodiesel trên xúc tác bentonit
biến tính bằng phản ứng alkyl hóa toluen với isopropyl bromua là một đề tài mới,
bentonit biến tính từ bentonit thuận hải có giá thành thấp và có nhiều ở Việt Nam. Vì
vậy, đề tài này có ý nghĩa rất lớn trong việc chống oxy hóa trong biodiesel, mục đích
làm tăng chu kỳ cảm ứng và bảo quản.
Đây là đề tài mới, có nhiều vấn đề giải quyết nên em gặp rất nhiều khó khăn.
Tuy nhiên, nhờ có sự hƣớng dẫn tận tình của GS.TS Đinh Thị Ngọ về phƣơng pháp
nghiên cứu cũng nhƣ vấn đề chuyên môn, em đã hoàn thành tốt bản đồ án này. Em xin
chân thành cảm ơn cô. Ngoài ra, các anh chị cán bộ phòng thí nghiệm cũng nhƣ các
anh chị nghiên cứu sinh, cao học đã giúp đỡ em trong quá trình làm đồ án. Đồng thời
em xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo ngành Hoá dầu trƣờng Đại học dân lập
Hải Phòng đã tạo điều kiện thuận lợi giúp em hoàn thành đồ án này.

MỞ ĐẦU………………………………………………………………………………….3
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN LÝ THUYẾT…………………………………………….4
1.1. Tổng quan về nhiên liệu diezel………………………………………………….4
1.1.1. Tiềm năng và nhu cầu sử dụng nhiên liệu hoá thạch…………………….4
1.1.2. Nhiên liệu diezel khoáng……………………………………………………5
1.1.3. Thành phần hoá học của nhiên liệu diezel………………………………….6
1.1.4. Yêu cầu chất lượng của nhiên liệu diezel……………………………………6
1.1.5. Khí thải của nhiên liệu diezel……………………………………………….9
1.1.6. Xu hướng hoàn thiện chất lượng của diezel……………………………….9
1.2. Biodiezel…………………………………………………………………………11
1.2.1. Khái quát chung………………………………………………………….11
1.2.2. Giới thiệu về biodiezel…………………………………………………….11
1.2.3. Các đặc điểm của biodiezel… 13
1.3. Giới thiệu về khoáng sét……………………………………………………….16
1.3.1. Thành phần và cấu trúc của khoáng sét…………………………………16
1.3.2. Sự thay thế ion và sự tích điện trong mạng lưới của sét………………….19
1.3.3. Giới thiệu về bentonit………………………………………………………20
1.4. Tổng quan về phụ gia chống oxy hoá………………………………………….30
1.4.1. Phụ gia chống oxy hoá…………………………………………………….30
1.4.2. Quá trình ức chế………………………………………………………….31
1.4.3. Phân loại phụ gia ức chế oxy hoá……………………………………… 32
CHƢƠNG 2: THỰC NGHIỆM VÀ CÁC PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU…………35
2.1. Tổng hợp xúc tác (bentonit biến tính)……………………………………………35
2.1.1. Nguyên liệu, hoá chất và dụng cụ…………………………………………35
2.1.2. Phương pháp hoạt hoá bentonit bằng HCl……………………………….35
2.1.3. Cách tiến hành thí nghiệm…………………………………………………36
2.2. Phƣơng pháp biến tính bentonit…………………………………………………36
2.3. Điều chế phụ gia…………………………………………………………………37
2.3.1. Điều chế isopropyl bromua……………………………………………… 37
2.3.2. Tiến hành phản ứng alkyl hoá toluen bằng isopropyl bromua với xúc tác


Đồ án tốt nghiệp GVHD: GS.TS. Đinh Thị Ngọ
7
SV: Nguyễn Thị Kim Phƣợng_HD1001_Trƣờng Đại học dân lập Hải Phòng MỞ ĐẦU

Các nguồn năng lƣợng đang đƣợc sử dụng hiện nay trên thế giới đều là năng lƣợng
hoá thạch nhƣ: than đá, dầu mỏ, hạt nhân,… Trong đó, năng lƣợng từ dầu mỏ là quan
trọng nhất, chiếm 65% năng lƣợng sử dụng trên thế giới. Trong khi đó, than đá chiếm 20
– 22% và 8 – 12% từ năng lƣợng hạt nhân. Cùng với sự phát triển của kinh tế, nhu cầu sử

Đồ án tốt nghiệp GVHD: GS.TS. Đinh Thị Ngọ
8
SV: Nguyễn Thị Kim Phƣợng_HD1001_Trƣờng Đại học dân lập Hải Phòng CHƢƠNG 1:
TỔNG QUAN LÝ THUYẾT

1.1. TỔNG QUAN VỀ NHIÊN LIỆU DIEZEL:
1.1.1. Tiềm năng và nhu cầu sử dụng nhiên liệu hoá thạch [1,6, 9]:
Theo dự báo của tập đoàn BP thì trữ lƣợng dầu mỏ đã thăm dò trên toàn thế giới là
150 tỷ tấn. Năm 2003, lƣợng dầu mỏ tiêu thụ trên toàn thế giới là 3,6 tỷ tấn. Vì thế, nếu
không phát hiện ra mỏ dầu nào nữa thì nguồn dầu mỏ này sẽ bị cạn kiệt trong vòng 45
năm tới. Trong khi đó, với sự bùng nổ dân số và sự tăng lên không ngừng của các phƣơng
tiện giao thông (trong đó dự kiến đến năm 2050 sẽ có 1 tỷ ôtô các loại) thì giá dầu sẽ bị
đẩy lên cao sẽ tạo nên sự khủng hoảng nhiên liệu trên toàn thế giới.
Nƣớc ta tuy không phải là nƣớc có tiềm năng dầu khí lớn nhƣng chúng ta đã phải
khai thác và xuất khẩu dầu thô, còn hầu hết sản phẩm dầu mỏ tiêu dùng trong nƣớc thì
vẫn phải nhập khẩu. Đó là vấn đề cần phải suy nghĩ và tìm ra giải pháp để giải quyết triệt
để trong tƣơng lai. Năm 2003, mức tiêu thụ năng lƣợng ở nƣớc ta là 205 kg/ngƣời, chỉ
bằng 20% mức bình quân của thế giới, trong đó xăng dầu dùng cho giao thống vận tải
chiếm 30% nhu cầu năng lƣợng của cả nƣớc.
Với việc xuất xây dựng ba nhà máy lọc dầu là: LD1 (Vũng Quýt - Quảng Ngãi),
LD2 (Nghi Sơn – Thanh Hoá) và LD3 (Long Sơn – Vũng Tàu) thì tƣơng lai chúng ta có
thể đáp ứng đƣợc một phần nhu cầu năng lƣợng cho đất nƣớc, đồng thời có thể hạn chế
đƣợc việc nhập khẩu các sản phẩm dầu.

Bảng 1.1 - Sản phẩm của các nhà máy lọc dầu (nghìn tấn)
(Theo Viện Chiến lược Phát triển - Bộ Khoa học & Công nghệ)


120
270
270
660
Tổng số xăng dầu
5800
4950
4950
15700
Tổng số xăng và diezel
5400
4280
4280
13960

Đồ án tốt nghiệp GVHD: GS.TS. Đinh Thị Ngọ
9
SV: Nguyễn Thị Kim Phƣợng_HD1001_Trƣờng Đại học dân lập Hải Phòng
Từ bảng số liệu trên ta thấy: đến trƣớc năm 2020, khi cả ba nhà máy lọc dầu với
công suất 20 – 22 triệu tấn cùng đi vào hoạt động sẽ cung cấp 15 – 16 triệu tấn xăng và
diezel, trong khi đó nhu cầu về năng lƣợng của nƣớc ta vào khoảng 27 – 28 triệu tấn. Nhƣ
vậy, ngay cả khi ba nhà máy cùng đi và hoạt động thì nƣớc ta vẫn trong tình trạng thiếu
nguồn năng lƣợng đáng kể. Cho nên việc đáp ứng nhu cầu năng lƣợng trong nƣớc vẫn là
vấn đề cần quan tâm và phải không ngừng tìm kiếm giải pháp để đƣa đất nƣớc thoát khỏi
cảnh nhập nhiên liệu từ nƣớc ngoài trong bối cảnh giá nhiên liệu không ngừng tăng cao.
Nếu không giải quyết tốt vấn đề này thì nó sẽ ảnh hƣởng rất xấu đến sự phát triển nền
kinh tế của nƣớc ta.
Dƣới đây là những số liệu về cân đối nhiên liệu xăng và diezel ở nƣớc ta:

Bảng 1.2 – Cân đối nhiên liệu xăng và diezel đến 2020

146
2012

4280 (LD2) 2015
16230
10380
5850 (36%)
174
2018

4280 (LD3) 2020
19546
14660
4904 (25%)
196

1.1.2. Nhiên liệu diezel khoáng:
Do động cơ diezel có tỷ số nén cao hơn động cơ xăng nên có công suất lớn hơn khi
sử dụng cùng một lƣợng nhiên liệu. Mặt khác, nhiên liệu diezel lại có giá thành thấp hơn
xăng do ít phải trải qua quy trình chế biến phức tạp và nguồn nhiên liệu diezel lại nhiều và
đa dạng. Vì có nhiều ƣu điểm nhƣ vậy nên hiện nay trên thế giới đang có xu hƣớng diezel
hoá động cơ.
Mặc dù vậy, động cơ diezel cũng tồn tại những nhƣợc điểm nhƣ: cấu tạo phức tạp,
hình dáng cồng kềnh. Nhƣng nhờ có những ƣu điểm nhƣ trên mà động cơ diezel và nhiên

Hàm lƣợng các hợp chất chứa S, N và O bắt đầu tăng nhanh. Các hợp chất của lƣu
huỳnh chủ yếu ở dạng dị vòng disulfur. Các hợp chất chứa oxy ở dạng axit naphtenic có
nhiều và đạt cực đại ở phân đoạn này. Ngoài ra còn có những hợp chất dạng phenol nhƣ
dimetylphenol. Nhựa cũng xuất hiện nhƣng còn ít và trọng lƣợng phân tử cũng thấp, chỉ
vào khoảng 300 – 400 đ.v.C.
1.1.4. Yêu cầu chất lượng của nhiên liệu diezel:
Để động cơ diezel làm việc ổn định thì nhiên liệu diezel phải đảm bảo các chỉ tiêu
chất lƣợng sau:
a. Phải có khả năng tự bốc cháy phù hợp:
Tính chất này đƣợc đánh giá qua trị số xetan. Trị số xetan là một đơn vị quy ƣớc
đặc trƣng cho khả năng tự bốc cháy của nhiên liệu diezel, nó đƣợc đo bằng phần trăm thể
tích của n-xetan có trong hỗn hợp của nó với α-metyl naphtalen và có khả năng tự bốc
cháy tƣơng đƣơng khả năng tự bốc cháy của nhiên liệu thí nghiệm ở điều kiện tiêu chuẩn.
Hỗn hợp chuẩn bao gồm hai hydrocacbon là n-xetan (C
16
H
34
) có khả năng tự bốc cháy tốt
với trị số xetan quy định là 100 và α-metyl naphtalen (C
11
H
10
) có khả năng tự bốc cháy
kém với trị số xetan quy định là 0. Trị số xetan đƣợc xác định theo tiêu chuẩn ASTM
D613. Trị số xetan cao quá hoặc thấp quá đều gây nên những vấn đề không tốt cho động
cơ.
b. Có khả năng tạo hỗn hợp cháy tốt:
Khả năng bay hơi tốt và phun trộn tốt đánh giá qua thành phần phân đoạn, độ nhớt,
tỷ trọng và sức căng bề mặt.
* Thành phần chưng cất phân đoạn:

chất lƣợng, sức chứa và khả năng sử dụng của nhiên liệu. Nƣớc và tạp chất trong diezel
đƣợc xác định theo ASTM D1796.
* Hàm lượng nhựa thực tế:
Sau khi ra khỏi nhà máy lọc dầu, nhiên liệu không thể tránh khỏi việc tiếp xúc với
không khí và nƣớc nên dễ dàng tạo nhựa và cặn bẩn gây tắc bầu lọc, làm bẩn buồng đốt
và tắc hệ thống phun nhiên liệu. Hàm lƣợng nhựa phải đƣợc quy định dƣới giới hạn cho
phép và đƣợc xác định theo phƣơng pháp ASTM D381.
* Điểm sương:
Đây là một chỉ tiêu quan trọng, nó cho biết nhiệt độ tại đó các tinh thể sắp xuất
hiện trong nhiên liệu ở điều kiện thí nghiệm xác định. Điểm sƣơng đƣợc xác định theo
ASTM D2500.
d. Ít tạo cặn:
Yêu cầu này phụ thuộc vào thành phần phân đoạn, độ axit, hàm lƣợng lƣu huỳnh,
độ ăn mòn lá đồng và hàm lƣợng mercaptan.
* Hàm lượng lưu huỳnh:
Trong nhiên liệu diezel, lƣu huỳnh tồn tại ở nhiều dạng khác nhau nhƣ: mercaptan,
sulphat, thiophen,… Các hợp chất của lƣu huỳnh trong diezel đều là những chất độc hại.
Đồ án tốt nghiệp GVHD: GS.TS. Đinh Thị Ngọ
12
SV: Nguyễn Thị Kim Phƣợng_HD1001_Trƣờng Đại học dân lập Hải Phòng
Khống chế hàm lƣợng lƣu huỳnh càng thấp thì càng tốt. Hàm lƣợng lƣu huỳnh đƣợc xác
định theo tiêu chuẩn ASTM D129.
* Độ ăn mòn lá đồng:
Xác định định tính độ ăn mòn của nhiên liệu diezel đối với các chi tiết chế tạo tự
động và đƣợc xác định theo phƣơng pháp ASTM D130.
* Hàm lượng tro:
Là lƣợng tro còn sót lại sau khi đốt diezel đến cháy hết, đƣợc tính bằng phần trăm
khối lƣợng tro so với lƣợng mẫu ban đầu. Nói chung hàm lƣợng tro càng thấp càng tốt và
đƣợc xác định dƣới mức giới hạn cho phép. Hàm lƣợng tro đƣợc xác định theo tiêu chuẩn
ASTM D482 (hoặc TCVN 2690 – 1995).

D93
38
52
55
Nƣớc và tạp chất, %vol, max
D1796
0,05
0,05
0,5
Nhiệt độ sôi 90%vol,
0
C
D86
max: 288
282 ÷ 338
-
Độ nhớt động học ở 40
0
C, cSt
D445
1,3 ÷ 2,4
1,9 ÷ 4,1
5,5 ÷ 24,0
Cặn C trong 10% còn lại, %mass
D524
max: 0,15
0,35
0,1
Hàm lƣợng tro, %mass, max
D482

SV: Nguyễn Thị Kim Phƣợng_HD1001_Trƣờng Đại học dân lập Hải Phòng
Khi muốn so sánh các chỉ tiêu của các nhiên liệu khác nhau, ngƣời ta phải dựa vào
một tiêu chuẩn nhất định. Có nhƣ vậy mới biết đƣợc nhiên liệu nào tốt hơn và có ƣu điểm
nào vƣợt trội để có hƣớng sử dụng hợp lý. Ngoài ra, mỗi chỉ tiêu đƣợc xác định theo một
phƣơng pháp khác nhau. Do đó, bên cạnh việc đƣa ra một phƣơng pháp tiêu chuẩn nhất
định, cũng cần phải dựa vào một phƣơng pháp nhất định nào đó thì mới có thể đƣa ra sự
so sánh chính xác đƣợc. Ta hãy tham khảo các chỉ tiêu chất lƣợng của nhiên liệu diezel
theo tiêu chuẩn của ASTM cho trong bảng 1.3.
1.1.5. Khí thải của nhiên liệu diezel [1,6,10, 12]:
Nhiên liệu diezel chủ yếu đƣợc lấy từ hai nguồn chính là chƣng cất trực tiếp từ dầu
mỏ và quá trình cracking xúc tác. Thông thƣờng bao giờ diezel cũng chứa các hợp chất
của lƣu huỳnh, nitơ, nhựa và asphalten. Những chất này không những gây hại cho động
cơ mà còn gây ô nhiễm môi trƣờng rất mạnh. Trong tình hình chung là động cơ diezel
ngày càng đƣợc sử dụng rộng rãi thì sự ô nhiễm môi trƣờng càng tăng mạnh. Khí thải
chứa chủ yếu là: SO
2
, NO, NO
2
, CO, hơi hydrocacbon, muội cacbon,… Đây đều là chất
độc hại, khí SO
2
ngoài việc gây bệnh cho phổi thì gặp nƣớc sẽ tạo thành axit và nó chính
là nguyên nhân hàng đầu của những trận mƣa axit trên khắp thế giới.
Khí CO
2
là nguyên nhân gây ra hiệu ứng nhà kính làm trái đất nóng lên kéo theo
biết bao thiên tai bão gió, lụt lội. Khí CO sinh ra khi nhiên liệu cháy không hoàn toàn, nó
là chất khí không màu, không mùi, không vị nhƣng lại rất độc đối với con ngƣời. Lƣợng
CO khoảng 70ppm có thể gây ra triệu chứng đau đầu, mệt mỏi, buồn nôn. Từ 150 –
200ppm sẽ gây bất tỉnh, mất trí nhớ và có thể chết ngƣời.

* Phương pháp hydro hóa:
Phƣơng pháp này chp hiệu quả rất cao, các hợp chất khí hydro giảm xuống rất thấp
nên nhiên liệu diezel rất sạch. Tuy vậy, phƣơng pháp này có đầu tƣ ban đầu cao đến 60 –
80 triệu USD cho một dây chuyền hydro hóa nên hiệu quả kinh tế không cao.
* Phương pháp nhũ hoá diezel:
Đƣa nƣớc vào diezel để tạo nhũ tƣơng. Loại nhũ tƣơng có hàm lƣợng oxy cao nên
quá trình cháy sạch hơn và nếu khả thi thì chẳng những giảm đƣợc ô nhiễm môi trƣờng
mà còn có giá trị kinh tế cao. Tuy nhiên phƣơng pháp này vẫn còn đang nghiên cứu trong
phòng thí nghiệm.
* Phương pháp thứ tư:
Đƣa hợp chất oxy vào nhiên liệu diezel và sản phẩm thu đƣợc goi là nhiên liệu
diezel sinh học. Dạng nhiên liệu này có nồng độ oxy cao, ít tạp chất nên quá trình cháy
hoàn toàn, ít tạo cặn.
Trong bốn phƣơng pháp trên thì phƣơng pháp thứ tƣ là đƣợc quan tâm và tập trung
nghiên cứu nhiều nhất vì đây là phƣơng pháp xuất phát từ nghiêu liệu sinh học là nguồn
nguyên liệu vô tận. Hơn thế, khi cháy lại ít tạo khí độc hại nhƣ: CO, SO
x
, H
2
S,
hydrocacbon thơm,… chính là những chất gây ô nhiễm môi trƣờng.
Biodiezel là nhiên liệu sinh học điển hình, đƣợc điều chế từ dần thực vật nhƣ: dầu
dừa, dầu bông, dầu hạt hƣớng dƣơng, dầu cọ, dầu đậu nành,… hoặc mỡ động vật. Đây là
những nguyên liệu không độc hại, có khả năng tự phân huỷ trong thiên nhiên, có thể sản
xuất đƣợc qua ngành trồng trọt và chăn nuôi. Ngoài ra, quá trình sản xuất biodiezel còn
tạo ra sản phẩm phụ glyxerin có giá trị kinh tế cao, đƣợc sử dụng trong các ngành dƣợc
phẩm và mỹ phẩm.
Biodiezel là nhiên liệu rất sạch, thay thế tốt cho động cơ đốt trong khi nguồn nhiên
liệu hoá thạch cạn kiệt lại không làm suy yếu các nguồn lợi từ tự nhiên khác và có lợi về
sức khoẻ và môi trƣờng. Việc sản xuất biodiezel từ dầu thực vật và mỡ động vật không

nhiên liệu mới thay thế nhiên liệu diezel khoáng thì phƣơng pháp sử dụng nguyên liệu
sinh học là phƣơng pháp có hiệu quả nhất và cũng đƣợc sử dụng nhiều nhất. Nhiên liệu
sinh học là bất kỳ loại nhiên liệu nào nhận đƣợc từ sinh khối, chẳng hạn nhƣ: bioetanol,
biodiezel, biogas, etanol-blended fuels, dimetylester sinh học và dầu thực vật. Nhiên liệu
sinh học đƣợc sử dụng phổ biến hiện nay trong ngành giao thông vận tải là: etanol sinh
học, diezel sinh học và xăng pha etanol. [10]
Việc phát triển nhiên liệu sinh học có lợi về nhiều mặt nhƣ: giảm đáng kể các khí
độc hại CO, CO
2
, SO
2
, NO, NO
2
,… , giảm cặn buồng đốt, giảm hydrocacbon thơm, đồng
thời mở rộng nguồn năng lƣợng, giữ gìn tốt an ninh năng lƣợng, giảm sự phụ thuộc vào
nhập khẩu, mang lại nhiều công ăn việc làm cho ngƣời dân.
1.2.2. Giới thiệu về biodiezel [17, 18]:
Trƣớc đây, kể từ khi động cơ diezel đƣợc phát minh ra thì nhiên liệu đầu tiên mà
ngƣời ta chính là dầu thực vật. Nhƣng lúc đó, dầu thực vật đã không đƣợc chọn làm nhiên
liệu cho động cơ diezel vì giá dầu thực vật đắt hơn giá diezel khoáng. Gần đây, do sự lên
giá và khan hiếm của nhiên liệu khoáng mà dầu thực vật đƣợc quan tâm trở lại và có khả
năng thay thế cho nhiên liệu khoáng trong tƣơng lai gần vì những lợi ích không thể phủ
nhận của nó. [10, 13, 14]
Việc sử dụng dầu thực vật nhƣ một nhiên liệu thay thế để cạnh tranh với dầu mỏ đã
đƣợc bắt đầu từ thập kỷ 80 của thế kỷ trƣớc. Những ƣu thế của dầu thực vật nhƣ: có khả
Đồ án tốt nghiệp GVHD: GS.TS. Đinh Thị Ngọ
16
SV: Nguyễn Thị Kim Phƣợng_HD1001_Trƣờng Đại học dân lập Hải Phòng
năng tái sinh, hàm lƣợng lƣu huỳnh thấp hơn, hàm lƣợng chất thơm ít hơn, dễ phân hủy
trong tự nhiên, độ nhớt cao hơn và khả năng bay hơi thấp hơn… là không thể phủ nhận.

* Nhiệt phân dầu thực vật:
Thực chất là quá trình phân hủy các phân tử dầu thực vật bằng nhiệt trong môi
trƣờng không có oxy để tạo ra các alkan, alcadien, axit cacboxylic, hợp chất thơm và một
lƣợng nhỏ sản phẩm khí. Quá trình nhiệt phân các hợp chất béo đã đƣợc thực hiện cách
đây hơn 100 năm ở những nơi không có hoặc có ít dầu mỏ.
Sau khi xem xét và phân tích các phƣơng pháp trên, ta thấy phƣơng pháp chuyển
hóa este tạo biodiezel là sự lựa chọn tối ƣu hơn cả vì các đặc tính vật lý của các metyl este
rất gần với nhiên liệu diezel thông thƣờng, hơn nữa quá trình này cũng đơn giản, chi phí
không cao. Các metyl este có thể cháy trong động cơ với sự tạo cặn rất thấp mà không cần
thay đổi chi tiết nào của động cơ.
Đồ án tốt nghiệp GVHD: GS.TS. Đinh Thị Ngọ
17
SV: Nguyễn Thị Kim Phƣợng_HD1001_Trƣờng Đại học dân lập Hải Phòng
Để có thể hiểu rõ hơn những ƣu điểm của biodiezel so với diezel khoáng, ta cần
xem xét những tính chất vật lý của chúng trong bảng 1.4:

Bảng 1.4 – Tính chất vật lý của diezel so với một số metyl este

Tính chất
Diezel N
0
2
Metyleste
dầu nành
Metyleste
dầu hạt cải
Metyleste
dầu phế thải
Trị số xetan
40 ÷ 52

t
sôi đầu

t
10%

t
50%

t
90%

t
sôi cuối185
210
260
315
345

299
328
336
340
346

326
340

1,9 ÷ 4,1
Trị số xetan
46 ÷ 70
40 ÷ 55
Nhiệt trị, cal/g
37000
43800
Hàm lƣợng S, %kh/lg
0 ÷ 0,0024
0,5
Nhiệt độ vẩn đục,
0
C
-11 ÷ 16
-
Điểm rót,
0
C
-15 ÷ 13
-25 ÷ -15
Đồ án tốt nghiệp GVHD: GS.TS. Đinh Thị Ngọ
18
SV: Nguyễn Thị Kim Phƣợng_HD1001_Trƣờng Đại học dân lập Hải Phòng
Chỉ số iot
60 ÷ 135
8,6

Sản phẩm cháy của biodiezel sạch hơn nhiều so với diezel khoáng. Đặc biệt, với
B20 (20% biodiezel, 80% diezel khoáng) có thể sử dụng trực tiếp trong động cơ mà
không cần thay đổi kết cấu của động cơ, thậm chí các động cơ diezel sẽ chạy tốt hơn với

đông khi nhiệt độ hạ đến – 20
0
C. Cả những nhiên liệu đã pha thêm phụ gia cũng vậy. Sự
kết tinh tạo parafin xảy ra trong khối nhiên liệu diezel sẽ gây trở ngại cho các đƣờng ống
dẫn và quá trình phun nhiên liệu, khi đó cần thiết phải làm sạch hệ thống. Còn đối với
biodiezel, chỉ bị đông đặc khi nhiệt độ tăng nên không cần thiết phải làm sạch hệ thống
nhiên liệu.
Đồ án tốt nghiệp GVHD: GS.TS. Đinh Thị Ngọ
19
SV: Nguyễn Thị Kim Phƣợng_HD1001_Trƣờng Đại học dân lập Hải Phòng * Giảm lượng khí thải độc hại:
Theo các nghiên cứu của Bộ Năng lƣợng Mỹ thực hiện ở một trƣờng đại học của
bang Califonia thì việc sử dụng biodiezel tinh khiết thay cho diezel khoáng có thể làm
giảm 93,6% nguy cơ mắc bệnh ung thƣ từ khí thải của diezel do biodiezel chứa rất ít các
hợp chất thơm và lƣu huỳnh nên quá trình cháy của nó triệt để hơn và giảm rất nhiều
hydrocacbon trong khí thải.
* An toàn cháy nổ:
Biodiezel có nhiệt độ chớp cháy trên 110
0
C cao hơn so với diesel khoáng nên nó
an toàn hơn trong quá trình tồn chứa và bảo quản.
* Khả năng phân hủy sinh học:
Biodiezel có khả năng phân hủy trong thiên nhiên nhanh gấp bốn lần so với diezel
khoáng. Do tính chất an toàn nhƣ vậy mà biodiezel rất thích hợp làm nhiên liệu cho máy
móc ở nhũng khu vực nhạy cảm nhƣ các khu đông dân cƣ hoặc gần nguồn nƣớc.
* Dễ dàng sản xuất:
Do nguyên liệu cho sản xuất biodiezel là dầu thực vật, mỡ động vật đều là những
nguyên liệu có khả năng tái sinh và không làm ảnh hƣởng đến nguồn năng lƣợng tự

Biodiezel oxy hóa nhanh hơn do đặc điểm thành phần hóa học do đó khó có thể
tích trữ nhiên liệu này, vì vậy cần phải có thêm phụ gia để giữ nhiên liệu này đƣợc lâu.

Bảng 1.6 – Các đánh giá chỉ tiêu chất lượng của biodiezel
(theo ASTM D6751)

Chỉ tiêu đánh giá
Giá trị
Tỷ trọng
0,8 ÷ 0,9
Độ nhớt ở 40
0
C, mm
2
/s
1,9 ÷ 6,0
Nhiệt độ chớp cháy,
0
C, min
130
Hàm lƣợng nƣớc, %vol, max
0,05
Glyxerin tự do, %mass, max
0,02
Hàm lƣợng lƣu huỳnh sulfat, %mass
0,02
Hàm lƣợng lƣu huỳnh, %mass, max
0,05
Hàm lƣợng photpho, %mass, max
0,001

gian hai chiều của hai nguyên tử oxy góp chung nằm trên mặt phẳng và còn đƣợc gọi là
oxy đáy. Các oxy đáy liên kết và sắp xắp với nhau tạo nên một “lỗ” sáu cạnh, ở mỗi đỉnh
của sáu cạnh này là một nguyên tử oxy và đƣợc gọi là oxy ở đỉnh (hình 1.2) [20].
Đồ án tốt nghiệp GVHD: GS.TS. Đinh Thị Ngọ
21
SV: Nguyễn Thị Kim Phƣợng_HD1001_Trƣờng Đại học dân lập Hải Phòng
Tƣơng tự mạng tứ diện, mạng bát diện đƣợc tạo thành từ các bát diện qua nguyên
tử oxy theo không gian hai chiều [1, 20]. Mạng bát diện và mạng tứ diện liên kết với nhau
qua oxy đỉnh theo những qui luật trật tự nhất định để tạo ra những khoáng sét có cấu trúc
tinh thể khác nhau đó là: cấu trúc 1 : 1, cấu trúc 2 : 1, cấu trúc 2 : 1 + 1 [1, 16, 17, 20]. Bảng 1.7 – Phân loại khoáng sét

Sét trƣơng nở
Sét không trƣơng nở
Tên khoáng sét
Nguyên tố có nhiều

Kaolinit
Halloysit
Sepiolit
Palygorskit
Talc
K, AL (Fe, Mg ít)
K, Fe
2+
, Fe
3+

K, Fe
2+
, Mg, Al
3+

Mg, Fe, Al
Fe
2+
, Al
3+
(ít Mg)
Al
Al
Mg, Al
Mg, Al
Mg, Fe
2+
4
].
* Nhóm khoáng sét 2 : 1:
Cấu trúc lớp cơ bản gồm một mạng lƣới bát diện nằm giữa hai mạng lƣới tứ diện.
Đại diện nhóm này là montmorillonit, vermiculit (hình 1.2c, 1.2d).
* Nhóm khoáng sét 2 : 1 + 1:
Cấu trúc lớp cơ bản gồm ngoài một lớp cấu trúc tƣơng tự nhóm 2 : 1, còn thêm
một mạng lƣới bát diện (hình 1.2e). Đại diện cho nhóm này là clorit [1, 20].


Đồ án tốt nghiệp GVHD: GS.TS. Đinh Thị Ngọ
23
SV: Nguyễn Thị Kim Phƣợng_HD1001_Trƣờng Đại học dân lập Hải Phòng Hình 1.3 - Mạng tứ diện

1.3.2 Sự thay thế ion và sự tích điện trong mạng lưới của sét:
Tính chất của sét phụ thuộc rất nhiều vào sự thay thế đồng hình của các cation nằm
trong lớp cấu trúc [20].
* Sự thay thế ion trong tứ diện:
Chiếm giữ vị trí tâm của tứ diện thƣờng là cation silic, trong một vài trƣờng hợp
silic đƣợc thay thế bởi Al
3+
[1, 20, 22] thỉnh thoảng là Fe
3+
. Các anion trong tứ diện là các
oxy (hình4).

Hình1.4 - Liên kết tứ diện và bát diện
qua anion oxy
Đồ án tốt nghiệp GVHD: GS.TS. Đinh Thị Ngọ
24
SV: Nguyễn Thị Kim Phƣợng_HD1001_Trƣờng Đại học dân lập Hải Phòng
* Sự tích điện trong mạng lưới khoáng sét:
Khi có sự thay thế đồng hình xảy ra với những ion không cân bằng về điện tích thì
trên các lớp tứ diện và bát diện sẽ xuất hiện điện tích dƣơng hoặc âm.
Khi các cation ở vị trí tâm tứ diện hoặc tâm bát diện bị thay thế bởi các cation có
cùng hoá trị (ví dụ: thay Fe
3+
cho Al
3+
) thì điện tích của mạng lƣới là trung hoà. Nếu thay
thế bởi các cation hoá trị thấp hơn (ví dụ: thay Si
4+
bằng Al
3+
, thay Al
3+
bằng Mg
2+
) thì
mạng lƣới sẽ mang điện tích âm phụ thuộc vào số lƣợng, vị trí và loại cation thay thế mà
mạng lƣới khoáng sét mang điện tích âm cao hoặc thấp. Điện tích âm trong mạng sẽ đƣợc
bù trừ bởi điện tích dƣơng của các cation nằm ở giữa các lớp [1, 20].
1.3.3. Giới thiệu về bentonit:

.nH
2
O [1], clorit, mica, canxit, pirit, manhetit, biôtit… các muối kiềm [1] và
một số hợp chất hữu cơ do vi sinh vật phân huỷ, kaolinit [20] và các oxit tự do, dolomit,
feldspat [14]. Ngoài ra, trong thành phần của khoáng sét còn có các loại tạp khoáng nhƣ:
Gơtit (Fe(OH)
3
), Gipxit (Al(OH)
3
), thạch anh, trùng thạch [20]. Vì vậy, bentonit gọi theo
tên khoáng vật chính là montmorillonit.
Khi phân tích thành phần hoá học của montmorillonit, ngoài nguyên tố silic, nhôm
(Si, Al) ngƣời ta còn phát hiện thấy sự có mặt của các nguyên tố: Fe, Ca, Mg, Ti, K,
Na…[16, 19].
b. Cấu trúc tinh thể:
Montmorillonit (bentonit) là aluminosilicat tự nhiên có cấu trúc lớp [16, 18]. Các
lớp silicat đƣợc giữ với nhau bằng các lực tĩnh điện yếu [12].
Bentonit có thành phần chủ yếu là SiO
2
, Al
2
O
3
và một số oxit khác, thƣờng có cấu
trúc xốp, cấu trúc này phụ thuộc vào thành phần và cách sắp xếp các oxit trong khoáng
sét. Do cấu trúc xốp với bề mặt riêng lớn nên các khoáng này có khả năng hấp phụ [7].
Cấu trúc tinh thể của montmorillonit đƣợc cấu tạo từ hai mạng lƣới liên kết với nhau
(mạng tứ diện liên kết với mạng bát diện). Giữa các lớp cấu trúc là các cation trao đổi và
nƣớc hấp phụ [20].
Chiều dày của một lớp cấu trúc montmorillonit là 9,6Å, nếu kể cả lớp cation trao


Hình 1.5a - Cấu trúc của montmorillonit

Vì vậy điện tích âm của mạng nằm sâu trong lớp cấu trúc mà không nằm ở bề mặt
ngoài của lớp cấu trúc. Vì thế các cation có thể chuyển động tự do và trao đổi với các
cation khác. Điều này giúp ta biến tính chúng theo mục đích sử dụng. Từ tính chất này mà
phân tử nƣớc dễ dàng xâm nhập vào khoảng không gian giữa các lớp và làm thay đổi
±14Å
trục c