TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC
ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH
XÁC ĐỊNH GLYCEROL TRONG
BIODIESEL BẰNG PHƯƠNG PHÁP
TRẮC QUANG
Giảng viên hướng dẫn : TS. Đỗ Thị Long
Sinh viên thực hiện : Phạm Trọng Nghĩa
MSSV : 10033111
Lớp : DHPT6
Khoá : 2010 - 2014
Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 6 năm 2014
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ
MINH
KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC
ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH
XÁC ĐỊNH GLYCEROL TRONG
BIODIESEL BẰNG PHƯƠNG PHÁP
TRẮC QUANG
Giảng viên hướng dẫn : TS. Đỗ Thị Long
Sinh viên thực hiện : Phạm Trọng Nghĩa
MSSV : 10033111
Lớp : DHPT6
Khoá : 2010 - 2014
Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 6 năm 2014
NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH
Họ và tên sinh viên: Phạm Trọng Nghĩa
MSSV: 10033111
Chuyên ngành: Kĩ thuật phân tích
Lớp: DHPT6
Tên đề tài đồ án chuyên ngành: Xác định glycerol trong biodiesel bằng

Ban chủ nhiệm cùng toàn thể giảng viên Khoa Công nghệ hóa học đã dạy dỗ
và truyền đạt cho chúng tôi nhiều kiến thức quý báu trong thời gian qua.
Cuối cùng, xin cảm ơn gia đình đã tạo cho chúng tôi niềm tin và là điểm tựa
vững chắc để chúng tôi có thể vượt qua mọi khó khăn.
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
Phần đánh giá:
• Ý thức thực hiện:
• Nội dung thực hiện:
• Hình thức trình bày:
• Tổng hợp kết quả:
Điểm bằng số: Điểm bằng
chữ:
Tp. Hồ Chí Minh, ngày tháng năm
Giáo viên hướng dẫn
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN

TMSIM Trimethylsilylimidazole
BSTFA N,O-bis-(trimethylsilyl) trifluoroacetamide
BSA N,O-bis-(trimethylsilyl) acetamide
MSTFA N-methyl-N-(trimethylsilyl)trifluoroacetamide
TMSDEA N-trimethylsilyldiethylamine
MSTA N-methyl-N-(trimethylsilyl)acetamide
TMCS Trimethylchlorosilane
HMDS Hexamethyldisilazane
11
LỜI MỞ ĐẦU
Theo xu thế ngày càng phát triển của thế giới, nhu cầu con người ngày càng
cao. Đặc biệt là nhu cầu về sức khỏe ngày càng được quan tâm và chú ý, do đó các
sản phẩm hạn chế các ảnh hưởng tới sức khỏe con người và môi trường ngày càng
nhiều như rau sạnh Đà Lạt, bọc nilon có khả năng tự phân hủy, hay các nhiên liệu
sinh học như biodiesel.
Dưới nhu cầu đó các nguồn biodiesel ngày càng được nhiều nhà khoa học
quan tâm. Bởi nó đem lại nhiều lợi ích như bảo đảm an ninh năng lượng và đáp ứng
được các yêu cầu về môi trường đó là giảm 50% lượng khí thải so với diesel thông
dụng, trong đó giảm 35% CO
2
và 40% khói bụi ô nhiểm. Do đó ngành công nghiệp
biodiesel bắt đầu phát triển mạnh và những năm đầu 1990.
Có rất nhiều cách tổng hợp biodiesel, và rất nhiều nguyên liệu có thể tổng hợp
nên biodiesel như dầu thực vật, mỡ động vật hay là các dầu cặn, dầu thải từ các nhà
hàng, khách sạn các nhà máy chế biến thực phẩm. Trong quá trình tổng hợp đó sẽ
sinh ra các sản phẩm phụ không mong muốn như các gốc glyceride, các gốc
glyceride có thể gây ra tắc nghẽn các hệ thống trong động cơ dùng biodiesel dẫn
đến hư hỏng phương tiện cà thiết bị.
Với những lí do trên, chúng tôi đã lựa chọn đề tài: “Xác định glycerol trong
biodiesel bằng phương pháp trắc quang”.

Trên thế giới phương pháp sản xuất biodiesel chủ yếu hiện nay là chuyển vị
este với sự có mặt của methanol và các xúc tác. Nguyên nhân là do chi phí đầu tư
cho hệ thống tương đối rẽ tiền mà khối lượng sản phẩm tương đối nhiều, ngoài ra,
người ta kiểm tra các đặc trưng hóa lý khác của biodiesel thì thấy chúng đều rất gần
với nhiên liệu diesel khoáng.
1.1.2.1. Các phương pháp tổng hợp biodiesel
a. Phương pháp chuyển vị este
Một số cách và xúc tác sử dụng trong phương pháp chuyển vị este là:
‒ Phương pháp nhiệt đồng thể với xúc tác là H
2
SO
4
hay KOH.
‒ Phương pháp nhiệt dị thể với xúc tác là CaO hoặc K+/γ-Al2O3.
‒ Phương pháp sử dụng sóng siêu âm.
‒ Phương pháp sử dụng vi sóng.
Về phương diện hóa học, quá trình trao đổi este còn gọi là quá trình rượu hóa,
có nghĩa là từ một phân tử triglyceride trao đổi este với 3 phân tử rượu mạch thẳng,
tách ra glycerin và tạo ra các ankyl este, theo phản ứng:
Hình 1.1. Nguyên tắc cơ bản của phản ứng chuyển vị ester
Ở trong quá trình tổng hợp biodiesel không nhất thiết phải sử dụng methanol
mà có thể sử dụng các sản phẩm thay thế khác như ethanol, propanol. Tuy nhiên sử
dụng methanol thì hiệu suất tổng hợp nên biodiesel là cao nhất, và ngoài ra làm
giảm khối lượng của biodiesel và độ nhớt của sản phẩm.
14
Hình 1.2. Cơ chế của phản ứng chuyển vị ester.
Sau khi tổng hợp biodiesel theo phương pháp chuyển vị este thì sản phẩm thu
được sẽ có hai lớp. Lớp bên trên có màu vàng tươi sẽ là biodiesel, còn lớp bên dười
có mầu sậm nâu đó là glycerin. Ngoài ra lượng xúc tác dư sẽ được trung hòa bằng
axit và methanol dư sẽ thu hồi bằng phương pháp chưng cất hay đun nóng sản

1 Nguyên liệu sản xuất biodiesel
biodiesel là dạng nhiên liệu sinh học nguồn nguyên liệu tổng hợp biodiesel
cũng chủ yếu có trong tự nhiên như dầu thực vật, mỡ động vật hay dầu thải.
Bảng 1.1. Các nguyên liệu tổng hợp biodiesel
Loại nguyên liệu Sản lượng dầu (L/ha)
Ngô 172
Canola 1190
Cọ 5950
Tảo (70% dầu) 136900
Tảo (30%) dầu 58700
Đậu nành 446
Đậu phộng 2689
jatropha 1892
Tuy một số loại nguyên liệu có hàm lượng dầu cao như hoa hướng dương, đậu
nành, đậu phộng và cọ… nhưng giá thành sản phẩm dầu của các loại nhiên liệu này
có giá rất cao nên thường không được sử dụng nhiều. Thay vào đó là các nguyên
16
liệu rẻ tiền được sử dụng rộng rãi như cây jatropha hay các loại tảo có hàm lượng
dầu cao mà giá thành rẻ.
Hình 1.3. Nguyên liệu tảo và cây jatropa
Ngoài các nguyên liệu thực vật còn một nguồn nguyên liệu đáng chú ý là dầu
thải từ các nhà hàng các công ty chế biến thực phẩm. Đây là một nguồn nguyên liệu
dồi dào với giá thành rẻ. Tuy nhiện nguồn nguyên liệu này lại tốn công thu gom và
quá trình xử lí dầu trước khi tổng hợp biodiesel.
Bảng 1.2. Chỉ tiêu của dầu thải
Tính chất Dầu thải WBO Diesel
Độ nhớt động học 36.4 5.3 1.9-4.1
Điểm chớp cháy 485 469 340-358
Chỉ số cetan 49 54 40-46
Hàm lượng tro 0.006 0.004 0.008-0.01

dụng
FAME FAME FAME Diesel Diesel
Trong đó các chỉ tiêu có ý nghĩa riêng đặc trưng như:
‒ Nhiệt độ chớp cháy: Đối với biodiesel điểm chớp cháy là một chỉ tiêu giới
hạn ancol không phản ứng còn lại trong sản phẩm. Điểm chớp cháy còn có ý
nghĩa quan trọng liên quan đến các yêu cầu mang tính pháp lý và các yêu cầu
an toàn khi vận chuyển, bảo quản nhiên liệu. Nhiệt độ chớp cháy phản ánh
hàm lượng các hydrocacbon nhẹ có trong dầu và cho biết tính nguy hiểm với
hiện tượng cháy nổ khi bảo quản, vận chuyển. Nhiệt độ chớp cháy càng thấp,
càng phải thận trọng trong khi bảo quản, bốc rót.
‒ Nước và cặn: Chỉ tiêu này ảnh hưởng đến chất lượng của nhiên liệu khi sử
dụng, cặn cacbon cho biết số đo về xu hướng tạo cặn cacbon của dầu nhiên
liệu.
‒ Độ nhớt: Đây là một chỉ tiêu quan trọng của biodiesel thể hiện khả năng
kháng lại tính chảy của chất lỏng. Độ nhớt của nhiên liệu càng cao càng
không có lợi khi sử dụng vì nó làm giảm khả năng phân tán khi được phun
vào thiết bị để đốt cũng như làm tăng khả năng lắng cặn trong thiết bị. Dựa
vào độ nhớt, có thể tính toán được các quá trình bơm vận chuyển. Dầu có độ
nhớt càng cao thì càng khó vận chuyển bằng đường ống.
18
- Chỉ số cetane: Trị số cetane là số đo thể hiện khả năng bốc cháy của nhiên
liệu, ảnh hưởng sự cháy và tạo khói trắng. Yêu cầu về trị số cetane phụ thuộc
vào thiết kế, kích cỡ của động cơ, bản chất thay đổi về tốc độ và tải trọng, và
phụ thuộc vào điều kiện môi trường và điều kiện khởi động.
- Chỉ số acid: Sử dụng trị số acid để xác định mức các acid béo tự do hoặc các
acid trong quá trình chế biến. Cần qui định mức giới hạn lớn nhất cho phép,
vì diesel sinh học có trị số acid cao sẽ làm tăng sự tạo cặn trong hệ thống
nhiên liệu và gây ăn mòn.
1 Chỉ tiêu glycerin
Bên cạnh những chỉ tiêu đó một chỉ tiêu được để cập đến trong bài báo cáo

H
5
(OH)
3
), nên
nó có khả năng tan trong nước và hút ẩm.
19
Hình 1.4. Phân tử glycerin
b. Ứng dụng
Một số ứng dụng cơ bản của glycerol là:
‒ Trong thực phẩm: Glycerol thường cho vào dồ ăn và thức uống như một chất
làm ẩm hay làm ngọt. Glycerol được ADS công nhận là một chất
carbohydrate.
‒ Dược phẩm: Glycerol có thể làm chất bôi trơn, hay làm vỏ bao phim của
thuốc.
‒ Chiết xuất thực vật: Dùng chiết tannin có trong một số loại thực vật.
‒ Chống đông tụ.
c. Định nghĩa glyceride
Glyceride là một dạng este của glycerol với axit béo, Glycerin có 3 nhóm
–OH, nên có thể được este hóa với một, hai, hoặc ba axit béo để tạo thành mono-,
di-, triglycerides. Trong dầu thực vật và mỡ động vật chủ yếu là triglycerides,
nhưng dưới tác động của enzym tự nhiên tạo thành mono, diglycerides và các axit
béo tự do.
Glyceride là một dạng este của glycerol với axit béo, Glycerin có 3 nhóm –
OH, nên có thể được este hóa với một, hai, hoặc ba axit béo để tạo thành mono-, di-,
triglycerides. Trong dầu thực vật và mỡ động vật chủ yếu là triglycerides, nhưng
dưới tác động của enzym tự nhiên tạo thành mono, diglycerides và các axit béo tự
do.
Monoglyceride
Monoglyceride được chia thành hai nhóm là: 1-monoacylglycerols và 2-

Phương pháp này có thể xác định đồng thời FAME, MG, DG và TG có trong
biodiesel.
Mẫu sau khi được chiết tách để phân chia biodiesel với glycerin, phần glycerin
sẽ được hút và bơm vào máy HPLC. Phương pháp RP-HPLC dùng cột C18 (250 x
4.6 mm), đầu dò UV tại 205 nm. Tiến hành rửa giải bởi dung môi ARP.
1.2.3. Xác định glycerol bằng sắc kí khí
1.2.3.1. Phương pháp GC/FID
Quá trình phân tích chỉ tiêu glycerin, MG, DG, TG được đề cập trong ASTM
D 6854 và EN 14105. Trong phương pháp này thì dải phát hiện với glycerin tự do là
0.005 đến 0.05 % khối lượng và với glycerin tổng là 0.05 đến 0.5 % khối lượng.
22
Riêng đối với glycerin tự do có trong methyl ester của acid béo còn được xác
định theo tiêu chuẩn EN 14106. Theo tiêu chuẩn này thì ta thêm một lượng chính
xác các chất: ethyl alcohol, nước, hexane, và chất nội chuẩn vào mẫu, hệ tách thành
hai pha, lượng glycerol tự do nằm ở pha dưới. Lấy pha dưới đem phân tích bằng sắc
ký khí với đầu dò FID. Với phương pháp này ta có thể xác định được lượng
glycerin tự do có trong mẫu 0,005 % đến 0,070 %.
Nguyên tắc của phương pháp là sau khi silyl hóa mẫu (thay thế các nhóm
hydroxyl tự do bằng các nhóm trimethylsilyl). Một trong hai chất silyl được sử
dụng trong quá trình tạo dẫn xuất là MSTFA hoặc BSTFA với 1 % TMCS. Chất
chuẩn so sánh là glycerin, monoolein, diolein, triolein, và chất nội chẩn được sử
dụng là 1,2,4-butantriol đối với glycerin, và 1,2,3-tricaproylglycerol (tricaprin) cho
MG, DG, TG cũng được sử dụng trong quá trình phân tích.
Phương pháp GC/MS
Mẫu được tạo dẫn xuất với BSTFA với 1% TMCS. Sau đó tiêm vào hệ thống
GC/MS. Chất nội chẩn được sử dụng là 1,4-butandiol. Đối với hệ thống khối phổ ta
chọn chế độ SIM để theo dõi các ion m/z 116 và 117 của bis-O-trimethylsilyl-1,4-
butanediol ( từ silyl hóa của 1,4-butanediol chuẩn) và m/z 147 và 205 của tris-O-
trimethylsilyl-1,2,3-propanetriol (từ silyl hóa của glycerin). Giới hạn phát hiện cũng
được cải thiện khi phân tích este methyl dầu hạt cải khi sử dụng MS trong chế độ

5
OH (1:1), phức sẽ có màu vàng tươi. Sau khi để
một thời gian cho phản ứng xảy ra hoàn toàn thì đem đo quang ở 410nm.
C
3
H
8
O + 2NaIO
4
 2HCHO + HCOOH + 2NaIO
3
+ H
2
O
1.2.4.2. Xác định glycerol tự do bằng phương pháp trắc quang với thuốc thử
CuCl
2

Phương pháp này xác định mẫu với hàm lượng lớn như dầu, xà phòng
Mẫu glycerol sau khi được chiết ra từ biodiesel với dung môi H
2
O-
C
2
H
5
OH:cloroform,
Mẫu phải trong môi trường trung tính hay kiềm yếu. mẫu sau khi thu được cho
them NaOH và thêm tiếp C
2

HCOOH + 2HCHO + 2NaIO
3
+ H
2
O
Sau đó cho HCHO tác dụng với chromotropic acid tạo thành hợp chất
cyclotetrachromotropylene có màu đỏ hấp thụ ở bước sóng 580nm. Cường độ màu
tỉ lệ thuận với hàm lượng glycerol tự do có trong mẫu.
1.3. Tổng quang về phương pháp trắc quang
1.3.1. Cơ sở phương pháp quang phổ
Phương pháp dựa vào việc đo cường độ dòng sáng còn lại sau khi đi qua dung
dịch bị chất phân tích hấp thu một phần. Nếu dung dịch trong suốt có màu thì gọi là
phương pháp đo màu. Nếu dung dịch phân tích là dung dịch keo thì gọi là phương
pháp đo độ đục.
25
Cơ sở của phương pháp là dựa vào định luật Lambert – Beer.
Định luật Lambert khảo sát sự thay đổi của độ hấp thu ánh sáng của dung dịch
có nồng độ không đổi khi thay đổi chiều dày của lớp dung dịch.
Định luật Beer khảo sát sự thay đổi của độ hấp thu ánh sáng của dung dịch có
chiều dày không đổi khi thay đổi nồng độ của dung dịch.
Kết hợp hai định luật được phương trình của định luật cơ bản hấp thu ánh sáng
Lambert – Beer.
A = = hay I =
Trong đó: , I lần lượt là cường độ của ánh sáng đi vào và ra khỏi dung dịch.
l là chiều dày của dung dịch ánh sáng đi qua.
C là nồng độ chất hấp thụ ánh sáng trong dung dịch.
là hệ số hấp thu quang phân tử.
thể hiện bản chất của khả năng hấp thu, không phụ thuộc vào C, l và thể tích
dung dịch mà chỉ phụ thuộc vào bản chất màu, bản chất dung môi, độ dài sóng của
bước sóng ánh sáng tới, chiết suất của dung dịch hay chỉ số khúc xạ và nhiệt độ