25

Bộ giáo dục v đo tạo
Trờng đại học bách khoa h nội
o0o Nguyễn văn thanh

Nghiên cứu tổng hợp biodiesel thân thiện môi trờng
từ dầu thực vật trên xúc tác dị thể. Chuyên ngành: Hoá dầu và xúc tác hữu cơ
Mã số : 62.44.35.01

Tóm tắt Luận án tiến sĩ hoá học H nội 2009


Danh mục các công trình của tác giả

1-
Nguyễn Văn Thanh, Bùi Công Mạnh, Đinh Thị Ngọ, Đào văn Tờng,
2008
Nghiên cứu tổng hợp biodiesel từ dầu đậu nành trên xúc tác
NaOH/MgO
, Tạp chí hoá học số 2-T46, tr 172-177.
2- Nguyễn Văn Thanh, Đinh Thị Ngọ, Đào Văn Tờng, Đậu Anh Dũng,
Nguyễn Trung Sơn, 2007
Nghiên cứu chế tạo MgO hoạt hoá và đánh
giá hoạt tính trên phản ứng tổng hợp biodiesel,
Tạp chí hoá học ứng
dụng số 4(64), tr 43-46.
3-Nguyễn Văn Thanh, Võ Văn Hùng, Đinh Thị Ngọ, 2008 Nghiên cứu
xử lý dầu hạt cao su để tổng hợp biodiesel trên xúc tác NaOH
, Tạp chí
hoá học ứng dụng số 3(75), tr 44-46.
4- Đinh Thị Ngọ, Võ Văn Hùng, Nguyễn Văn Thanh, 2008 Nghiên cứu
tổng hợp biodiesel từ cây công nghiệp trên xúc tác dị thể (NaOH/MgO)
,
tuyển tập báo cáo hội nghị khoa học- công nghệ; Viện Dầu khí Việt Nam,
tr 237-245.
5- Nguyễn Văn Thanh, Đinh Thị Ngọ, 2006 Nghiên cứu tổng hợp và các
tính chất của biodiesel từ dầu đậu nành trên xúc tác NaOH
, Tạp chí
hoá học ứng dụng số 12(60), tr 38-41.
6- Nguyễn Văn Thanh, Nguyễn Hữu Bằng , Đinh Thị Ngọ, Lê Đình Chiển

Tổng hợp biodiesel từ dầu nành trên xúc tác dị thể Na

10- Nguyễn Văn Thanh, Đinh Thị Ngọ Nghiên cứu chuyển hoá dầu
dừa thành biodiesel trên xúc tác dị thể NaOH/MgO,
Tạp chí hoá học
ứng dụng, số 11(83), tr 46-49. 1
a-giới thiệu luận án
1-Tính cấp thiết của luận án
Ngày nay, cùng với việc cạn dần của nguồn năng lợng hoá thạch,
một vấn đề nóng bỏng m loi ngời rất quan tâm l hiện tợng ô nhiễm
môi trờng sinh thái ton cầu, một trong những nguyên nhân chủ yếu l
do khí thải của động cơ đốt trong gây nên.
Vì vậy, vấn đề cấp bách hiện nay là tìm ra nguồn nhiên liệu mới sạch hơn,
có thể sản xuất đợc nhằm giảm bớt áp lực phụ thuộc vào dầu mỏ cũng
nh giảm thiểu ô nhiễm môi trờng. Nhiên liệu sinh học, trong đó có
biodiesel là giải pháp hiệu quả nhất hiện nay và có thể trong tơng lai
Biodiesel đợc sản xuất từ các loại dầu thực vật, mỡ động vật, từ dầu thải,
từ sinh khốiđây l một dạng năng lợng sạch, lm giảm một cách đáng
kể lợng khí thải độc hại v đợc sản xuất từ nguồn nguyên liệu nuôi
trồng nên có khả năng tái tạo đợc. ở Việt Nam hiện nay mới bắt đầu
nghiên cứu sản xuất biodiesel nhng chủ yếu sử dụng dầu thực vật có thể
dùng làm thực phẩm đợc do đó ảnh hởng đến an ninh lơng thực. Mặt
khác, quá trình tổng hợp lại sử dụng xúc tác đồng thể nên gây ô nhiễm
môi trờng và khó phân tách sản phẩm. Vì vậy, vấn đề cấp bách hiện nay
là nghiên cứu sản xuất biodiesel thân thiện môi trờng từ dầu thực vật
không dùng làm thực phẩm và tìm ra hệ xúc tác mới khắc phục đợc
những nhợc điểm của xúc tác đồng thể.
2- Mục tiêu nghiên cứu:
+ Tìm và lựa chọn đợc nguồn dầu thực vật sẵn có ở Việt Nam phù

.
Chất này cũng có hoạt tính cao trong phản ứng tổng hợp biodiesel và có
độ dị thể tốt.
+ Khảo sát và lựa chọn nguồn nguyên liệu ở Việt Nam là dầu
bông và dầu dừa phù hợp cho quá trình tổng hợp biodiesel, vừa đảm bảo
lợi ích kinh tế lại không ảnh hởng đến an ninh lơng thực.

2
+Xác định đợc B20 (20% biodiesel và 80% diesel khoáng) là tỷ lệ pha
trộn tối đa để đảm bảo công suất động cơ diesel, với B>20 (B25) thì công
suất động cơ giảm đi nhiều và cần phải có sự thay đổi kết cấu động cơ
mới có thể sử dụng đợc nhiên liệu với tỷ lệ pha trộn này Khi sử dụng
B20 giảm thiểu đợc các khí thải độc hại nh: CO
x
, hydrocacbon, NO
x
.
4- Cấu trúc của luận án:
Luận án gồm 115 trang(không kể phụ lục, tài liệu tham khảo) đợc chia
thành các phần nh sau: Mở đầu 2 trang, Chơng I Tổng quan 32 trang,
Chơng II Thực nghiệm 25 trang, Chơng III Kết quả và thảo luận 54
trang, Kết luận 2 trang. Có 48 bảng, 35 hình vẽ và đồ thị, 107 tài liệu
tham khảo, 20 phụ lục.

b- Nội dung chính của luận án
Chơng i- tổng quan
1.1 Tổng quan về dầu thực vật:
Các nguyên liệu có thể dùng làm nguyên liệu để sản xuất biodiesel là dầu
mỡ động thực vật nh mỡ cá tra, mỡ cá basa, dầu đậu nành, dầu bông, dầu
dừa, dầu hạt cao su, đặc biệt là các nguồn sinh khối và dầu mỡ phế thải.

O
3

2.1.1.1 Điều chế

-Al
2
O
3
:
Hóa chất sử dụng: Phèn nhôm, H
2
O
2
, NaOH, BaCl
2
, nớc cất
Cân 100 gam phèn nhôm công nghiệp hòa tan vào 1lít nớc sau đó cho
thêm chất oxy hóa H
2
O
2
khoảng 4-5 ml.
Đem dung dịch thu đợc kết tủa bằng NaOH 25% khống chế pH trong
quá trình kết tủa từ 7-8 và nhiệt độ kết tủa 70-80
0
C và khuấy liên tục
trong vòng 15 phút sau khi kết tủa.
Lọc rửa kết tủa bằng nớc cất nóng ở 80-85
0

theo tính toán, trộn
đều -Al
2
O
3
và Na
2
CO
3
sau đó hòa tan hỗn hợp bằng nớc cất và để khô
tự nhiên qua đêm. Sấy ở nhiệt độ 120
0
C trong 4 giờ sau đó nung ở 320
0
C
trong 4 giờ.
2.1.2 Chế tạo xúc tác NaOH/MgO
2.1.2.1 Điều chế MgO:
MgO iu ch t cỏc ngun: Mg(OH)
2
, MgCO
3
, Mg(NO
3
)
2
c nung
1000
o
C. MgO thu c bng cỏc ngun ny l tt nht vỡ cho tinh

cắm nhiệt kế để khống chế nhiệt độ theo yêu cầu, một cổ lắp sinh hàn để
ngng tụ metanol bay hơi lên quay lại thiết bị phản ứng, một cổ để nạp
hỗn hợp metanol và xúc tác vào thiết bị phản ứng, một máy khuấy từ có
bộ phận gia nhiệt. Ngoài ra, cần phải có bình tam giác 250 ml, cốc 500
ml, phễu chiết 500 ml, máy khuấy, và các thuốc thử cần thiết nh giấy
pH, AgNO
3
, phenolphtalein.
2.4.2 Các bớc tiến hành :
Dùng ống đong lấy 100 ml dầu thực vật cho vào bình phản ứng, cân chính
xác 4 g xúc tác, cho xúc tác vào trong thiết bị phản ứng đã có dầu, tiến
hành khuấy từ từ. Tiến hành gia nhiệt và khuấy trộn đến 40
0
C sau đó cho
30ml metanol cho vào bình phản ứng và bắt đầu tính thời gian phản ứng.
Tiến hành chng thu hồi metanol d ở nhiệt độ trên 70
0
C (do nhiệt độ sôi
của metanol là 64,7
0
C) trong khoảng thời gian một giờ sau đó tháo thiết bị
phản ứng, cho hỗn hợp phản ứng thu đợc vào bình chiết. Hỗn hợp tách
làm 3 pha, pha dới cùng là xúc tác rắn, tiếp đến là pha chứa glyxerin và
pha nhẹ là biodiesel, thực hiện tách và làm sạch sản phẩm.
2.5 Các phơng pháp Đánh giá chất lợng xúc tác
2.5.1 Phơng pháp hiển vi điện tử quét SEM
Mu c chp nh qua kớnh hin vi in t quột trờn mỏy SEM-JEOL-
JSM 5410 LV (Nht), vi phúng i 200.000 ln, ti phũng thớ nghim
vt lý cht rn, i hc Khoa hc T Nhiờn-i hc Quc Gia H Ni.
2.5.2 Khỏo sỏt bng gii hp ph NH

bằng cách nâng dần nhiệt độ
với tóc độ gia nhiệt 7
0
C/phút cho đến khi hết khí hấp phụ qua quan sát đồ

5
thị ở máy sắc khí. NH
3
giải hấp đợc định lợng trên máy sắc khí,
detector TCD, khí mang là heli.
2.5.3 Kho sỏt bng nhiu x Rnghen
Giản đồ nhiễu xạ XRD của mẫu nghiên cứu đợc ghi trên máy Siemen D-
5000 (Bruker- Đức) tại phòng thí nghiệm Vật lý chất rắn, trờng ĐH
KHTN Hà Nội. ống phát tia X bằng Cu với bớc sóng K

= 1,540 A
0
, điện
áp 30 KV, cờng độ dòng ống phát 0,01 A.
2.5.4 Phng phỏp ng nhit hp ph- gii hp ph
Phơng pháp đẳng nhiệt hấp phụ- giải hấp N
2
đợc ghi trên máy
micromerictics ASAP 2010. Quá trình hấp phụ ở nhiệt độ -196
0
C, áp suất
770 mmHg, lu lợng khí mang 25ml/phút.
2.6 Thử nghiệm nhiên liệu Trên động cơ
Tiến hành chạy thử nghiệm nhiên liệu biodiesel trong động cơ
diesel tại phòng thử nghiệm động cơ đốt trong của Bộ môn Động cơ-

6
rất thuận lợi vì giảm thiểu đợc chi phí xử lý nguyên liệu cho quá trình
tổng hợp biodiesel.
3.2 Chế tạo xúc tác dị thể
Xúc tác dị thể dùng cho quá trình tổng hợp biodiesel phải đạt đợc các
mục tiêu sau: + Có hoạt tính cao.
+ Có thể tái sử dụng và tái sinh nhiều lần.
để đạt đợc những mục tiêu trên, đã tiến hành nghiên cứu lựa chọn pha
hoạt tính, lựa chọn chất mang, các yếu tố ảnh hởng đến chất lợng xúc
tác, từ đó tìm ra hệ xúc tác dị thể mong muốn.
3.2.1 Lựa chọn pha hoạt tính và chất mang :
Sau khi tiến hành lựa chọn pha hoạt tính và chất mang, đã chọn
đợc 2 xúc tác tốt nhất cho quá trình tổng hợp biodiesel là NaOH/MgO và
Na
2
CO
3
/ -Al
2
O
3
.
3.2.2 Nghiên cứu các yếu tố ảnh hởng đến hoạt tính xúc tác
NaOH/MgO và Na
2
CO
3
/ -Al
2
O


7

c-20%NaOH/MgO
Hình 3.11.Đờng đẳng nhiệt hấp
phụ, nhả hấp phụ của các xúc tác
3.12 a-Giản đồ phân bố lỗ xốp
của MgO 3.12 b-Giản đồ phân bố lỗ xốp của
xúc tác 10%NaOH/MgO
3.12 c-Giản đồ phân bố lỗ xốp của
xúc tác 20%NaOH/MgO
Hình 3.12 Giản đồ phân bố lỗ xốp của các xúc tác
Từ hình 3.11a và hình 3.12a cho thấy theo phân loại của IUPAC [3] thì
MgO ở dạng mao quản trung bình, có phân bố lỗ xốp tơng đối rộng từ
30-60 A
0
trong đó tập trung chủ yếu ở 40 A
0
và có S
BET
= 133m
2
/g. Nh
vậy chất mang này vừa có mao quản đủ lớn để NaOH và các phân tử dầu
có thể chui vào bên trong các mao quản, mặt khác diện tích bề mặt cũng
khá lớn nên chất mang này thích hợp để chế tạo xúc tác cho phản ứng trao
đổi este tạo biodiesel. Nếu sử dụng vật liệu vi mao quản thì mặc dù diện

giảm xuống còn 52 m
2
/g. Giản đồ phân bố lỗ xốp thể hiện
trên hình 3.12 c cho thấy xúc tác có phân bố lỗ xốp khá tập trung (trong
khoảng 100-120 A
0
), trong đó tập trung chủ yếu ở 110 A
0
. Từ đó cho
thấy xúc tác này thích hợp cho phản ứng trao đổi este.
3.2.3.2 Xác định cấu trúc của xúc tác bằng ph nhiu x Rnghen
Trờn ph nhiu x Rnghen vi gúc quột 2 t 10 n 80
0
(hỡnh 3.15a), ta
thy xut hin cỏc pic cú cng ln c trng cho MgO, ng vi
2=43
0
; 2 = 62
0
. Nhng khi mang NaOH/MgO thỡ trờn ph XRD (hỡnh
3.15b) ta thy xut hin cỏc pic mi cú cng ln 2 = 32
0
, l nhng
pic c trng cho NaOH. Ngoi ra, ta cng thy mt s pic c trng ca
Mg(OH)
2
& Na
2
CO
3

HU T-PCM-D8 Bruker Advanced-78#2008-Huy-NaO H /MgO
45 -0946 (*) - Periclase, syn - MgO - Y: 93.75 % - d x by: 1. - W L: 1.5406 - Cubic - a 4.2112 0 - b 4.2112 0 - c 4.21120 - alpha 90.000 - beta 90.000 - gamm a 90.00 0 - Face-centred - Fm -3m (225) - 4 - 7 4.682 3 - I/Ic PD F 1. -
78 -0188 (C) - Sodium H ydroxide - NaO H - Y: 50.00 % - d x by: 1. - W L: 1.5406 - Orthorhom bic - a 3.40130 - b 11.3780 0 - c 3.39840 - alpha 90 .0 00 - beta 90.0 00 - gamm a 9 0.000 - Base-cen tred - C mcm (63) - 4 - 13 1.518
Operations: Sm ooth 0.150 | Im port
HUT-PCM -D8 B ruker Advanced -78#200 8-Hu y-NaO H/MgO - File: 78-200 8-Huy-NaOH -M gO.raw - Type: 2T h/Th locked - Start: 10.00 0 - End: 79.990 - Step: 0.03 0 - Step tim e: 1. s - Tem p .: 25 C (Room ) - Tim e Started
Lin (Counts)
0
100
200
300
400
500
600
700
800
2-Theta - Scale
10 20 30 40 50 60 70 8
0
d=5,92112
d=5,71079
d=2,96712
d=2,84767
d=2,69555
d=2,43577
d=2,35696
d=2,27402
d=2,10689
d=2,04799
d=1,89877
d=1,70097

thấy khi đa NaOH (với hàm lợng 20%) lên trên MgO thì toàn bộ
NaOH bị thiêu kết trên bề mặt MgO. Hình 3.17a cho thấy, khi mang các
tinh thể NaOH bám đều xung quanh tinh thể hình que của MgO, tăng
hàm lợng NaOH lên 30% thì một phần tinh thể NaOH sẽ thiêu kết
chồng lên nhau theo từng lớp trên bề mặt của MgO(hình 3.17b), các tinh
thể NaOH này sẽ bị bong ra trong quá trình phản ứng và mất đi khi rửa
sản phẩm lần 1, làm giảm hoạt tính xúc tác khi tái sử dụng. Nh vậy, cùng
với việc xác định hoạt tính xúc tác thông qua hiệu suất tổng hợp biodiesel,
có thể kết luận mang 20% NaOH trên MgO là tốt nhất 10

a, 20% NaOH/MgO b, 30% NaOH
Hình 3.17 ảnh SEM của xúc tác với tỷ lệ NaOH/MgO khác nhau

3.2.3.4 Phổ TPD-NH
3
của xúc tác Na
2
CO
3
/-Al
2
O
3

Phơng pháp giải hấp theo chơng trình nhiệt độ (TPD-NH
3
) đã


11
Hình 3.18 : Đồ thị TPD-NH
3
của mẫu xúc tác
a) Mẫu -Al
2
O
3
b) Mẫu -Al
2
O
3
hoạt hóa 3% Na
2
CO
3
khối lợng
c) Mẫu -Al
2
O
3
hoạt hóa 5% Na
2
CO
3
khối lợng
d) Mẫu -Al
2
O

0
C ứng với
tâm axit trung bình và 492,1 ứng với tâm axit mạnh. Mẫu -Al
2
O
3
hoạt
hóa 5% Na
2
CO
3
có 3 khoảng giải hấp ở nhiệt độ 217,6
0
C ứng với tâm axit
yếu, 389
0
C ứng với tâm axit trung bình và 492,3
0
C ứng với tâm axit mạnh.
Mẫu -Al
2
O
3
hoạt hóa 25% Na
2
CO
3
có 3 khoảng giải hấp ở nhiệt độ
201,5
0

O
3
) đều có chất lợng tốt và có thể sử dụng làm xúc tác cho quá trình
tổng hợp biodiessel. Tuy nhiên, khi so sánh hai xúc tác này thì thấy xúc
tác NaOH/MgO có hoạt tính cao hơn, độ dị thể lớn hơn và tái sử dụng
đợc nhiều lần nên chúng tôi quyết định sử dụng xúc tác này để nghiên
cứu tiếp quá trình tạo hạt, tái sinh xúc tác và các điều kiện tối u cho quá
trình tổng hợp biodiesel từ dầu bông; sau đó mở rộng sang dầu dừa.
3.2.4 Nghiên cứu tạo hạt xúc tác:
Tổng hợp biodiesel với xúc tác NaOH/MgO cho hiệu suất cao,
nhng gặp phải một vấn đề đó là xúc tác ở dạng bột nên rất khó tách, gây
khó khăn cho quá trình thu hồi xúc tác cũng nh lọc rửa sản phẩm. Một
giải pháp đợc đa ra để giải quyết vấn đề này, đó là tạo hạt cho xúc tác.
Quá trình tạo hạt đợc thực hiện bằng cách đa thêm thuỷ tinh
lỏng vào xúc tác. Thuỷ tinh lỏng đợc sử dụng để tạo hạt xúc tác có hàm
lợng SiO
2
là 24%, tỷ khối bằng 1,4. Thuỷ tinh lỏng là dạng polyme của
Na
2
O-SiO
2
có sức căng bề mặt lớn, tiến hành phối trộn xúc tác
NaOH/MgO ở dạng bột với thuỷ tinh lỏng rồi đem nung ở nhiệt độ cao,
sức căng bề mặt lớn của thuỷ tinh lỏng làm cho khối xúc tác bị co rút
thành các dạng hạt nhỏ có kích thớc lớn hơn xúc tác dạng bột ban đầu.
Điều đặc biệt đối với quá trình tiến hành tạo hạt xúc tác theo phơng pháp

12
này là khả năng tự chia hạt của nó, mà không cần một sự tác động cơ học

khi tạo hạt, NaOH trong xúc tác đã tác dụng với SiO
2
trong thuỷ tinh lỏng
tạo Na
2
SiO
3
, đây cũng là một pha hoạt tính của xúc tác, đồng thời nó có
vai trò làm cho xúc tác có độ bền cơ học cao hơn. Phản ứng xảy ra nh
sau: 2NaOH + SiO
2
= Na
2
SiO
3
+ H
2
O
Tuy nhiên, các pic đặc trng cho NaOH và MgO vẫn chiếm u thế. Điều
này nói lên rằng phản ứng trên xảy ra với mức độ nhỏ. Mặt khác, qua
hiệu suất tổng hợp biodiesel cho thấy, xúc tác dạng hạt và dạng bột có

13
hoạt tính tơng tự nhau. Nh vậy có thể khẳng định rằng Na
2
SiO
3
cũng là
pha hoạt tính tốt cho phản ứng trao đổi este tạo biodiesel.
Để chứng minh tính u việt của xúc tác sau khi tạo viên, đã tiến hành một

khuấy trộn 400 vòng/phút, lợng xúc tác là 3,3 g NaOH/MgO dạng hạt.
Kết quả đợc thể hiện trên bảng 3.18
Bảng 3.18.ảnh hởng của lợng NaOH bổ sung đến hs biodiesel
Hiệu suất biodiesel,%

Lợng NaOH
bổ sung, %
Xúc tác
sau tái
sinh
Tái sử
dụng
lần 1
Tái sử
dụng
lần 2
Tái sử
dụng
lần 3
Tái sử
dụng
lần 4
3 76 71 65 60 54
5 89 85 81 75 66
10 90 85 81 75 66
15 91 85 81 75 66

14
Bảng 3.18 cho thấy khi lợng NaOH bổ sung 5% thì hiệu suất biodiesl
khi tái sử dụng xúc tác thay đổi không nhiều. Nh vậy, lợng NaOH bổ

đồng thể và xúc tác dị thể đã điều chế đợc (bảng 3.20)
Bảng 3.20 So sánh xúc tác đồng thể và xúc tác dị thể
Một số chỉ tiêu Xúc tác đồng thể Xúc tác dị thể đã
điều chế đợc
Tái sử dụng Không Tái sử dụng nhiều lần
Khả năng tái sinh Không Tái sinh nhiều lần
Mức độ ô nhiễm
môi trờng
Cao, do xúc tác sau quá
trình lọc rửa sản phẩm
thải ra ngoài môi trờng
Thấp, vì xúc tác có thể
tái sử dụng nên ít nớc
rửa thải ra môi trờng
Lọc rửa sản phẩm Khó khăn, tốn nớc rửa Dễ dàng, tốn ít nớc
Mức độ tạo nhũ Tạo nhũ nhiều do phải
tiếp xúc nhiều với nớc
trong quá trình rửa
Hầu nh không có quá
trình tạo nhũ xảy ra

15
hiệu suất tổng hợp
biodiesel,%
Rất cao(> 95%) Cao(90%)
Tóm lại, tuy xúc tác dị thể có độ chuyển hoá tạo biodiesel thấp hơn xúc
tác đồng thể, nhng lại có rất nhiều u điểm nh trên nên có thể cho rằng,
việc điều chế ra hệ xúc tác dị thể này là một đóng góp mới trong công
nghệ tổng hợp biodiesel.
3.3 tổng hợp biodiesel từ dầu bông v dầu dừa trên

kiện phản ứng nh sau: 100ml dầu, 30ml metanol, lợng xúc tác là 4,0 g
với dầu bông và 5,0 g với dầu dừa; nhiệt độ phản ứng: 50
0
C, tốc độ khuấy
trộn 400 vòng/phút. Kết quả đợc thể hiện ở hình 3.23
Kết quả thử nghiệm chỉ ra rằng thời gian phản ứng tốt nhất 3,5 giờ với dầu
bồng và 4,0 giờ với dầu dừa. Tiếp tục tăng thời gian phản ứng thì hiệu suất
cũng không tăng do phản ứng đã đạt trạng thái cân bằng ( phản ứng thuận
nghịch).

Lợng xúc tác, g

16
30
40
50
60
70
80
90
11.522.533.544.5
Hiệu suất biodiesel, %
Dầu bông
Dầu dừaHình 3.23 ảnh hởng của thời gian phản ứng đến hiệu suất biodiesel
3.3.1.3 ảnh hởng của nhiệt độ phản ứng:
Tiến hành phản ứng tổng hợp biodiesel từ dầu bông với điều kiện phản
ứng nh sau: 100ml dầu, 30ml metanol, lợng xúc tác là 4,0 g với dầu

ứng nh sau: 100ml dầu, 30ml metanol, lợng xúc tác là 4,0 g với dầu
bông và 5,0 g với dầu dừa; thời gian phản ứng: 3,5 giờ với dầu bông và
4,0 giờ với dầu dừa, nhiệt độ phản ứng: 60
0
C. Kết quả đợc thể hiện ở
hình 3.25
Thời
g
ian
p
hản ứn
g
,
g
i
ờ

Nhi
ệ
t đ
ộ

p
hản ứn
g
,
0
C

17

C. Kết quả đợc thể hiện ở hình 3.26
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Hiệu suất biodiesel, %
Dầu bông
Dầu dừa
Hình 3.26 ảnh hởng của tỷ lệ metanol/dầu đến hiệu suất biodiesel
Nh vậy, sau khi khảo sát bằng thực nghiệm, đã tìm đợc các điều kiện
tối u cho quá trình tổng hợp biodiesel từ dầu bông(với hiệu suất 90%) và
dầu dừa(với hiệu suất 88%) đợc thể hiện trên bảng 3.28:
Tốc độ khuấy trộn, vòng/phú
t

T
ỷ
l
ệ
mol metanol/dầu
1/1
2/1

Thời gian phản ứng, giờ 3,5 3,5
Lợng xúc tác, gam 4,0 4,0
Tỉ lệ mol metanol/dầu 7/1 7/1
Hiệu suất tạo biodiesel, % 90 91
3.4 xác định các chỉ tiêu chất lợng của biodiesel
tổng hợp đợc từ dầu bông
3.4.1 Xác định cấu trúc của sản phẩm bằng phổ hồng ngoại Hỡnh 3.27: Ph hng ngoi ca biodiesel t du bụng.
Wavenumbers
40
60
80
100

3010

2926

2854

1742

1462

1436

1362



4.00 6.00 8.00 10.00 12.00 14. 00 16. 00 18. 00 20.00
1000000
2000000
3000000
4000000
5000000
6000000
7000000
8000000
9000000
1e+07
1.1e+07
1.2e+07
1.3e+07
1.4e+07
1.5e+07
1.6e+07
1.7e+07
1.8e+07
1.9e+07
Time
>
A
bundance
TIC: AN APP6 .D
9.60
12.52
12.97
13.42

150
135
178
220
18
205
235
279
320 341
0 20 40 60 80 100 120 140160 180 200220 240 260280 300320 340
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
9000
m/z >
A
bundance
#243099: 8,11-Octadecadienoic acid, methyl ester
67
95
41
294
110
150

C, cSt 4,161 1,6 6
2 T trng ở 20
o
C 0,880 0,87
ữ
0,89
3 Nhit tr, J/g 39500 39000
4 Ch s axit, mg KOH/g du 0,034 0,8
5 Trị s xetan 52 47 min
6 Nhit chp chỏy cc kớn,
o
C 135 130 min
7 Hm lng lu hunh, % TL 0,0208 0
ữ
0,024
8 Hm lng nc, % TL 0 0
9 TPC, T
s
90%,
0
C 353 Max 360
Qua bảng trên nhận thấy sn phm biodiesel hon ton t tiêu chun cht
lng so với biodiesel chuẩn.
3.5 Thử nghiệm nhiên liệu trên động cơ diesel
3.5.2.1 ảnh hởng của nhiên liệu biodiesel tới công suất của động cơ
Kết quả thử nghiệm ảnh hởng của nhiên liệu biodiesel tổng hợp từ dầu
bông đến công suất của động cơ đợc thể hiện ở đồ thị hình 3.30.

21
1

1100
1150
1200
1250
1400 1600 1800 2000

Hàm lợng COx,
ppm
B20
Diesel Hình 3.31. So sánh hàm lợng CO
x
trong khí thải của động cơ
Từ hình 3.31 ta thấy, hàm lợng CO
x
trong khói thải của động cơ
diesel khi sử dụng nhiên liệu biodiesel thấp hơn so với khi sử dụng nhiên
liệu diesel khoáng. Điều này có thể giải thích là do trong biodiesel có
hàm lợng oxy cao hơn trong diesel khoáng nên quá trình cháy sẽ xảy ra
triệt để hơn:
C + O
2
CO
2
+ Q
Tốc đ
ộ
đ

đợc thể hiện trong hình 3.32.
0
200
400
600
800
1000
1200
1400 1600 1800 2000
Hàm lợng HC, ppm
B20
Diesel Hình 3.32. So sánh hàm lợng hydrocacbon trong khí thải
Kết quả trên hình 3.32 cho thấy hàm lợng hydrocacbon trong khói thải
của động cơ khi sử dụng nhiên liệu biodiesel giảm đi so với khi sử dụng
nhiên liệu diesel. Điều này là phù hợp với lý thuyết cháy, do trong nhiên
liệu biodiesel có hàm lợng oxy cao hơn nên khi cháy sẽ cháy triệt để
hơn, dẫn đến lợng hydrocacbon trong khói thải khi chạy bằng nhiên liệu
biodiesel thấp hơn so với nhiên liệu diesel. Mặt khác, phản ứng cháy hoàn
toàn C
x
H
y
+ (x + y/4) O
2
x CO
2
+ y/2 H