Luận văn thạc sỹ

LỜI CÁM ƠN
Để hoàn thành luận văn này, tôi đã nhận đƣợc sự giúp đỡ tận tình của các thầy cô
giáo và sự quan tâm giúp đỡ của các cơ quan, đồng nghiệp và gia đình.
Nhân dịp này tôi xin bày tỏ lòng biết ơn tới: Ban giám hiệu, Ban lãnh đạo
Viện Đào tạo sau đại học và Ban lãnh đạo Viện Kỹ thuật hoá học của Trƣờng Đại
học Bách khoa Hà Nội.
Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đối với PGS.TS NGUYỄN KHÁNH DIỆU
HỒNG giảng viên Bộ môn Hữu cơ Hoá dầu - Viện Kỹ thuật hoá học - Trƣờng Đại học
Bách khoa Hà Nội.
Tôi xin chân thành cảm ơn Lãnh đạo, Chỉ huy Khoa Xăng dầu – Học viện
Hậu cần – Bộ Quốc Phòng.
Xin cảm ơn các cơ quan, các thầy cô giáo, anh chị em đồng nghiệp và gia
đình đã giúp tôi hoàn thành luận văn này.
Tôi xin chân thành cảm ơn!
HỌC VIÊN

Phạm Hoàng Hải

Học viên: Phạm Hoàng Hải

a


Luận văn thạc sỹ

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan bản luận văn này do chính tôi thực hiện dƣới sự hƣớng dẫn
khoa học của PGS.TS. NGUYỄN KHÁNH DIỆU HỒNG. Các số liệu và kết quả
nghiên cứu trong luận văn là trung thực và chƣa hề đƣợc công bố. Các thông tin

1.2.2. Đặc điểm cấu trúc của các xúc tác cacbon hóa ...............................................13
1.2.3. Các phƣơng pháp sunfo hóa tạo xúc tác cacbon hóa ......................................13
1.2.4. Giới thiệu về xúc tác cacbon hóa saccarozơ ...................................................15
1.3.1. Giới thiệu về dầu hạt cao su ............................................................................19
1.3.2. Hƣớng ứng của dầu hạt cao su ........................................................................23
CHƢƠNG 2: THỰC NGHIỆM VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ..................26
2.1. Phân tích tính chất nguyên liệu chế tạo xúc tác ................................................26
2.2. Chế tạo và đặc trƣng các xúc tác cacbon hóa saccarozơ....................................27
2.2.1. Cacbon hóa không hoàn toàn saccarozơ tạo bột đen ......................................27
2.2.2. Sunfo hóa bột đen tạo xúc tác trên cơ sở cacbon hóa ....................................27
2.2.3. Các phƣơng pháp xác định đặc trƣng xúc tác .................................................29
2.3. Tổng hợp biodiesel từ dầu hạt cao su.................................................................30
2.3.1. Tiến hành phản ứng.........................................................................................30
2.3.2. Tính toán độ chuyển hóa của phản ứng trao đổi este......................................31
Học viên: Phạm Hoàng Hải

c


Luận văn thạc sỹ

2.3.3. Xác định các chỉ tiêu chất lƣợng của dầu hạt cao su và sản phẩm
biodiesel....................................................................................................................32
CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN............................................................35
3.1. Tổng hợp và xác nhận cấu trúc của xúc tác cacbon hóa saccarozơ...................35
3.1.1. Xác nhận cấu trúc của xúc tác cacbon hóa saccarozơ ...................................35
3.1.2. Kết quả tổng hợp và nghiên cứu đặc trƣng xúc tác........................................38
3.2. Nghiên cứu chuyển hóa dầu hạt cao su thành biodiesel trên xúc tác cacbon hóa
saccarozơ..................................................................................................................46
3.2.1. Một số tính chất hóa lý điển hình của dầu hạt cao su.....................................46

Bảng 3.8. Ảnh hƣởng của tỷ lệ methanol/dầu đối với hiệu suất tạo biodiesel.........54
Bảng 3.9. Ảnh hƣởng của tốc độ khuấy trộn đến hiệu suất tạo biodiesel.................55
Bảng 3.10. Thành phần các gốc axit béo có trong biodiesel xác định nhờ phƣơng
pháp GC-MS.............................................................................................................57
Bảng 3.11. Các chỉ tiêu kỹ thuật chính của biodiesel so với tiêu chuẩn ASTM
D6751........................................................................................................................58

Học viên: Phạm Hoàng Hải

e


Luận văn thạc sỹ

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ
Hình 1.1. Biểu đồ tăng trƣởng sản lƣợng biodiesel trên toàn thế giới từ năm 2000
đến 2010 (triệu tấn) .....................................................................................................6
Hình 1.2. Cấu trúc xúc tác cacbon hóa theo Toda ....................................................13
Hình 1.3. Mô hình thiết bị quá trình sunfo hóa pha hơi ............................................14
Hình 1.4. Cấu trúc xúc tác cacbon hóa saccarozơ.....................................................16
Hình 1.5. Quy trình điều chế xúc tác đƣờng .............................................................18
Hình 1.6. Các ứng dụng của dầu hạt cao su ..............................................................24
Hình 2.1. Sơ đồ thiết bị cacbon hóa không hoàn toàn saccarozơ .............................27
Hình 2.2. Sơ đồ thiết bị phản ứng sunfo hóa bột đen trong pha lỏng .......................28
Hình 2.3. Thiết bị phản ứng tổng hợp biodiesel .......................................................30
Hình 3.1. Cấu trúc xúc tác cacbon hóa ....................................................................36
Hình 3.2. Minh họa phản ứng thế electrophil (SE) vào các hệ đa vòng thơm ngƣng tụ
trong bột đen .............................................................................................................37
Hình 3.3.Minh họa phản ứng sunfat hóa (este hóa) các nhóm –OH bề mặt trong bột
đen .............................................................................................................................38

Luận văn thạc sỹ

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
Dầu HCS: Dầu hạt cao su
NLSH: nhiên liệu sinh học
B100, B5, B20: 100% nhiên liệu sinh học biodiesel; 5% biodiesel, 95% diesel
khoáng; 20% biodiesel, 80% diesel khoáng
TPD-NH3 : Phƣơng pháp nhiệt nhả hấp phụ NH3, sử dụng để xác định độ axit
GC-MS: Phƣơng pháp sắc ký kết nối khối phổ
XRD: Phổ nhiễu xạ tia X (Phổ rơnghen)
SEM: Phƣơng pháp hiển vi điện tử quét
ASTM: Tiêu chuẩn theo Mỹ
TCVN: Tiêu chuẩn Việt Nam
IR: Phổ hồng ngoại

Học viên: Phạm Hoàng Hải

h


Luận văn thạc sỹ

MỞ ĐẦU
Biodiesel là loại nhiên liệu dùng cho động cơ diesel, đƣợc làm từ dầu thực
vật hay este của dầu thực vật, mỡ động vật, mỡ cá và sau đó đƣợc pha trộn với
diesel truyền thống. Đây là nguồn nguyên liệu có thể tái tạo đƣợc và chúng ta hoàn
toàn có thể chủ động về nguyên liệu.
Trên thế giới, nhiều công trình nghiên cứu đã ứng dụng dầu hạt cao su để sản
xuất biodiesel dựa trên các hệ xúc tác axit đồng thể, axit rắn. Các hệ xúc tác axit rắn
hiện nay đang đóng vai trò quan trọng nhất trong nghiên cứu cũng nhƣ sản xuất

ứng trao đổi este của triglyxerit với rƣợu đơn chức mạch ngắn (nhƣ metanol,
etanol

) dƣới sự có mặt của xúc tác và đƣợc xem là một loại phụ gia rất tốt cho

diesel truyền thống.
Biodiesel có thể trộn lẫn với diesel khoáng theo mọi tỷ lệ. Tuy nhiên, một
điều rất đáng chú ý là phải pha trộn với diesel khoáng, chứ không thể sử dụng 100%
biodiesel, vì nếu sử dụng nhiên liệu 100% biodiesel (B100) trên động cơ diesel sẽ
nảy sinh một số vấn đề liên quan đến kết cấu và tuổi thọ động cơ. Hiện nay ngƣời ta
thƣờng sử dụng hỗn hợp 5% và 20%, biodiesel (ký hiệu B5, B20), để chạy động cơ.
Nếu pha biodiesel càng nhiều thì càng giảm lƣợng khí thải độc hại, nhƣng không có
lợi về kinh tế, bởi hiện tại giá thành của biodiesel vẫn còn cao hơn diesel truyền
thống, và cần phải điều chỉnh kết cấu động cơ diesel cũ.
Biodiesel có thể đƣợc sản xuất từ nhiều nguồn nguyên liệu khác nhau nhƣ
các loại dầu thực vật (dầu dừa, dầu cọ, dầu hạt hƣớng dƣơng, dầu hạt cải, dầu lạc,
dầu hạt cao su, ...), các loại mỡ động vật (mỡ bò, mỡ lợn, mỡ cá), và dầu vi tảo.
Nhƣ vậy nguyên liệu để sản xuất biodiesel khá phong phú, và chúng có nguồn gốc
sinh học, có thể tái tạo đƣợc. Đây cũng là một trong những điểm thuận lợi của
biodiesel.
1.1.2. Ưu nhược điểm của biodiesel
a. Ưu điểm của biodiesel
- Trị số xetan cao
Biodiesel là các alkyl este mạch thẳng nên có trị số xetan cao hơn hẳn diesel
khoáng. Nhiên liệu diesel khoáng thƣờng có trị số xetan từ 50 đến 52 và 53 đến 55
đối với động cơ cao tốc, trong khi với biodiesel thƣờng là 56 đến 58. Nhƣ vậy

Học viên: Phạm Hoàng Hải

2

việc đƣợc ở nhiệt độ -20oC.
- An toàn về cháy nổ hơn so với diesel khoáng
Biodiesel có nhiệt độ chớp cháy cao nên an toàn hơn ở tồn chứa và bảo quản.

Học viên: Phạm Hoàng Hải

3


Luận văn thạc sỹ

- Nguồn nguyên liệu tương đối dồi dào và tiềm năng, có thể nuôi trồng được, có khả
năng tận dụng được phụ phẩm và phế thải của nông lâm ngư nghiệp
Biodiesel có nguồn gốc từ dầu mỡ động thực vật nên có thể nuôi trồng và tái
tạo đƣợc. Nó tạo ra nguồn năng lƣợng độc lập với dầu mỏ, không làm suy yếu các
nguồn năng lƣợng tự nhiên, không gây ảnh hƣởng tới sức khỏe con ngƣời và môi
trƣờng

Chúng ta có thể tận dụng dầu mỡ thải từ ngành công nghiệp chế biến thức

ăn, mỡ cá, mỡ bò

để làm nguyên liệu cho tổng hợp biodiesel. Phát triển nuôi

trồng những loại cây lấy dầu nhƣ cọ, jatropha, trẩu, cao su

và đặc biệt là vi tảo để

lấy dầu làm nguyên liệu cho quá trình tổng hợp biodiesel, nhƣ vậy không những
không làm ảnh hƣởng tới nền an ninh lƣơng thực thế giới mà còn góp phần đẩy

gốc axit không no. Do đó vấn đề bảo quản tồn chứa phải đƣợc quan tâm.
- Có thể gây ô nhiễm
Trên thế giới, tính cho tới thời điểm hiện tại, biodiesel vẫn đƣợc sản xuất chủ
yếu bằng phƣơng pháp xúc tác bazơ đồng thể, do đó nếu quá trình sản xuất
biodiesel không đảm bảo, chẳng hạn rửa biodiesel không sạch thì khi sử dụng vẫn
gây ra các vấn đề về ô nhiễm do vẫn còn xà phòng, kiềm dƣ, metanol, glyxerin tự
do

cũng là những chất gây ô nhiễm.

1.1.3. Tình hình sản xuất, tiêu thụ biodiesel trên thế giới và Việt Nam
a. Trên thế giới
Năm 1893, khi phát minh ra động cơ diesel, nhà bác học Rudolf Diesel đã
dùng dầu lạc để thử nghiệm. Mặc dù lúc đó dầu thực vật chƣa thật sự đƣợc quan
tâm, nhƣng ông đã có một nhận xét nhƣ lời tiên tri về nguồn nhiên liệu sinh học
này: “Ngày nay việc sử dụng dầu thực vật làm nhiên liệu cho động cơ có thể chƣa
đƣợc quan tâm đúng mức. Nhƣng trong tƣơng lai dầu thực vật sẽ trở nên quan trọng
nhƣ vai trò của sản phẩm dầu mỏ và than đá hiện nay” [1]. Và thực tế sau gần 100
năm, khi mà các nguồn nhiên liệu hóa thạch ngày càng cạn kiệt, giá dầu mỏ ngày
càng đắt đỏ, và những yêu cầu ngày càng khắt khe hơn về môi trƣờng, thì ngƣời ta
lại chú ý nhiều hơn đến nguồn nhiên liệu từ dầu thực vật, mỡ động vật.
Việc sử dụng trực tiếp dầu mỡ động thực vật làm nhiên liệu có nhiều nhƣợc
điểm nhƣ: độ nhớt lớn (gấp 11 – 17 lần so với diesel dầu mỏ), độ bay hơi rất thấp
dẫn đến quá trình cháy không hoàn toàn, tạo cặn trong vòi phun, ngăn cản quá trình
phun, làm tắc vòi phun, làm đặc dầu nhờn do lẫn dầu thực vật.... Các vấn đề này là
do phân tử triglyxerit với kích thƣớc và phân tử lƣợng lớn trong dầu mỡ gây ra. Do
vậy, ngƣời ta phải tìm cách khắc phục các nhƣợc điểm đó, và tạo biodiesel là một
trong những giải pháp tốt.

Học viên: Phạm Hoàng Hải


6


Luận văn thạc sỹ

Tại EU, việc sản xuất nhiên liệu sinh học tập trung chủ yếu vào sản xuất
biodiesel, sự phát triển này đƣợc đặc biệt thúc đẩy bởi các chính sách, chỉ thị và
mục tiêu phát triển kinh tế của EU đƣợc thông qua năm 2008. Các chính sách ƣu đãi
thuế đối với nhiên liệu sinh học đã thể hiện khá rõ sự quan tâm của EU đối với
nguồn năng lƣợng mới này. Sản lƣợng biodiesel đƣợc thể hiện cụ thể trong bảng:
Bảng 1.1. Sản lượng biodiesel và cân bằng kinh tế EU từ 2005 đến 2011 (tấn) [3]
Năm

Khởi đầu

Sản lượng Nhập khẩu Tiêu thụ

Xuất khẩu Kết thúc

2005

100.000

2.845.000 0

2.747.000

50.000


7.326.000 2.533.406

8.939.000

59.000

1.457.406

2009

1.457.406 8.704.000 1.947.172

10.150.000 66.000

1.892.578

2010

1.892.578 8.962.000 2.083.000

11.432.000 103.000

1.402.578

2011* 1.402.578 8.791.000 1.750.000

10.835.000 100.000

1.008.578



35, 0

0, 00%

Malaysia

54, 3

130, 5

64, 8

77, 2

3, 5

4, 6%

Indonesia

25, 6

186, 0

280, 1

12, 5

0, 1


EU

10, 3

7, 6

9, 8

7, 0

5, 7

4, 6%

Học viên: Phạm Hoàng Hải

7


Luận văn thạc sỹ

Khác

54, 3

72, 1

36, 6


Campuchia [1]. Ngoài ra, một số viện nghiên cứu và trƣờng đại học ở nƣớc ta cũng
đã có những thành công trong việc nghiên cứu sản xuất biodiesel từ nhiều nguồn
nguyên liệu khác nhau nhƣ dầu cọ, dầu dừa, dầu bông, dầu hạt cải, dầu nành, dầu
hạt cao su, dầu ăn thải, mỡ cá, ...sử dụng xúc tác bazơ đồng thể và bƣớc đầu nghiên
cứu với xúc tác bazơ dị thể, xúc tác zeolit.
Không chỉ có các nhà khoa học quan tâm, mà các nhà quản lý ở Việt Nam
cũng rất quan tâm đến nguồn nhiên liệu sinh học này. Đề án “Phát triển nhiên liệu
sinh học đến năm 2015, tầm nhìn 2020” do Bộ Công Thƣơng chủ trì đã đƣợc chính
phủ phê duyệt để đi vào hoạt động. Ngoài việc phát triển nhiên liệu xăng pha cồn,
đề án còn đề cập đến việc phát triển nhiên liệu diesel pha với metyl este dầu mỡ
động thực vật (biodiesel), với mục tiêu đến năm 2010 nƣớc ta sẽ làm chủ đƣợc công
nghệ sản xuất biodiesel từ các nguồn nguyên liệu sẵn có trong nƣớc, và bƣớc đầu

Học viên: Phạm Hoàng Hải

8


Luận văn thạc sỹ

tiến hành pha trộn hỗn hợp B5. Bên cạnh đó, Bộ Khoa học và Công nghệ, Tổng cục
Tiêu chuẩn Đo lƣờng Chất lƣợng cũng rất quan tâm đến vấn đề nhiên liệu sinh học,
và đã tổ chức hội nghị khoa học về etanol và biodiesel. Qua hội nghị, lãnh đạo Tổng
cục đã có kiến nghị về việc sớm xây dựng và triển khai một đề án nghiên cứu có
định hƣớng tiêu chuẩn về nhiên liệu sinh học ở Việt Nam, trong đó có tiêu chuẩn
cho biodiesel [1]. Vào đầu năm 2009, Trƣờng Đại học Bách Khoa Hà Nội cũng đã
tổ chức Hội nghị quốc tế về “Nhiên liệu sinh học”. Hội nghị đã thu hút đƣợc sự
tham gia của nhiều nƣớc nhƣ Pháp, Thái Lan, Ấn Độ, ... và các trƣờng Đại học lớn
ở nƣớc ta. Hội nghị đã có nhiều báo cáo khoa học về etanol sinh học và biodiesel,
với sự chú ý theo dõi và thảo luận sôi nổi của nhiều nhà khoa học đầu ngành. Điều

Tuy nhiên, giá thành sản xuất các loại xúc tác dị thể này vẫn rất cao nên khó
khăn trong việc đƣa ra ứng dụng công nghiệp, hơn nữa công nghệ sử dụng những
loại xúc tác này cần điều kiện khắc khắc nghiệt nhƣ nhiệt độ và áp suất cao, trang
thiết bị phức tạp. Nhƣ vậy, tìm đƣợc một loại xúc tác dị thể có giá thành thấp, điều
chế dễ dàng với số lƣợng lớn, khả năng tái sử dụng vƣợt trội sẽ là bƣớc đi tiếp theo
để hoàn thiện công nghệ sản xuất biodiesel theo hƣớng cạnh tranh với các sản phẩm
đi từ dầu khoáng.
Kể từ khi khám phá ra hệ xúc tác axit rắn đi từ đƣờng glucozơ, hay nói cách
khác là xúc tác trên cơ sở cacbon hóa đƣờng glucozơ, sau đó sunfo hóa sản phẩm
bột đen đi từ đƣờng này [5, 6], các quá trình chế tạo và phát triển loại xúc tác này
đang tăng lên nhanh chóng với rất nhiều ứng dụng, đặc biệt hiệu quả trong quá trình
tổng hợp biodiesel. Xúc tác loại này đƣợc chế tạo theo phƣơng pháp cacbon hóa
không hoàn toàn đƣờng tự nhiên tại nhiệt độ khoảng 400 oC, sau đó sunfo hóa với
axit sunfuric để hình thành các tâm axit. Theo nghiên cứu của tác giả [7], xúc tác có
hoạt tính tƣơng đƣơng với axit sunfuric trong quá trình este hóa axit oleic, và mạnh
hơn so với ziconi sunfat hóa, nhựa Amberlyst-15 hay axit niobic trong phản ứng
trao đổi este dầu thực vật [8].
Các loại xúc tác trên cơ sở cacbon (từ nay gọi là xúc tác cacbon hóa) có rất
nhiều ƣu điểm của xúc tác axit rắn điển hình, đƣợc hình thành bởi đặc thù của các
nguyên tử C sở hữu nhiều trạng thái lai hóa từ sp, sp2 cho đến sp3, mang đến khả
năng tạo ra các cấu trúc khác nhau trong cùng một loại xúc tác nhƣ cấu trúc lớp,
ống hay cấu trúc dạng cầu. Cacbon có thể ở tồn tại từ hình thái tinh thể đến vô định
hình nên có thể dễ dàng đƣa các nhóm chức năng vào trong mạng lƣới chất mang.
Hơn nữa, những loại xúc tác này có thể đƣợc hoạt hóa để tăng diện tích bề mặt, mở
rộng kích thƣớc mao quản với bề mặt kị nƣớc – một tính chất quan trọng để gắn các

Học viên: Phạm Hoàng Hải

10


bề mặt,

tổng,

tham

hóa

m2/g

mmol/g

khảo

Pha lỏng


2,4 – 9,98

447
539

Pha lỏng

diazonium
sulfonate
Bột gỗ

Axit

sunfuric Pha lỏng

[11]

(fuming)
Glucozơ

Axit sunfuric

Pha lỏng

660

– -NA

[18]



Luận văn thạc sỹ

biomass

(fuming)

Glucozơ

Axit sunfuric

Xenlulozơ

Axit

3,2
Pha lỏng

sunfuric Pha lỏng

2,2

7,2

[21]

2–3

7,3


Nhựa resorcinol- Axit
formandehyt
Nhựa

sunfuric Pha lỏng

1 – 433

[25]

(fuming)

phenolic Axit sunfuric

44 – 514

-NA

[26]

hòa tan
Một loại vật liệu khác cũng thu hút đƣợc sự quan tâm là tổng hợp vật liệu
xúc tác cacbon hóa dạng mao quản trung bình có bề mặt riêng lớn. Tính chất của
mao quản trung bình mang đến cho xúc tác khả năng nâng cao hoạt tính và mở rộng
các ứng dụng hơn so với xúc tác cacbon hóa nhƣng có bề mặt riêng thấp [15, 17,
27]. Có nhiều phƣơng pháp có thể ứng dụng để chế tạo loại xúc tác này nhƣ phƣơng
pháp sử dụng chất tạo cấu trúc silica [27, 28], phƣơng pháp hoạt hóa hóa học [11],
trong đó phƣơng pháp sử dụng chất tạo cấu trúc dạng silica đƣợc ứng dụng phổ biến
nhất do có thể tạo ra cấu trúc mao quản đồng đều, trật tự. Có nhiều nghiên cứu theo
phƣơng pháp này [27, 28] cho biết, khi đƣa chất tạo cấu trúc dạng silica vào quá

Học viên: Phạm Hoàng Hải

13


Luận văn thạc sỹ

phƣơng pháp sunfo hóa pha lỏng và sunfo hóa pha hơi. Cả hai phƣơng pháp đều có
thể sử dụng axit sunfuric làm tác nhân phản ứng.

Hình 1.3. Mô hình thiết bị quá trình sunfo hóa pha hơi
1-bếp điện; 2-bình 2 cổ 1 lít; 3-nhiệt kế 400oC; 4-len thủy tinh để giữa chất mang;
5-thiết bị ngưng tụ nước đi bên ngoài, cột trong chứa chất mang cần sunfo hóa; 6thiết bị trao đổi nhiệt; 7,8-ống silicon; 9-bình chứa dung dịch NaOH.
Quá trình sunfo hóa pha lỏng có thể thực hiện trong dung môi hoặc không có
dung môi. Các loại dung môi có thể sử dụng là etanol, heptan và axeton. Trong quá
trình sunfo hóa có dung môi, chất mang sẽ đƣợc hòa trộn với dung môi và tác nhân
sunfo hóa (axit sunfuric, PSA hay một số tác nhân chứa nhóm sunfo khác) trong
một bình cầu. Hỗn hợp đƣợc khuấy trộn trong 30 phút tại nhiệt độ phòng. Sản phẩm
sunfo hóa sau đó đƣợc lọc tách và sấy khô tại nhiệt độ phòng. Tiếp đến là quá trình
rửa sản phẩm bằng nƣớc nóng đến khi pH của nƣớc rửa đạt trung hòa và không phát
hiện ra ion sunfat nữa. Mẫu xúc tác lại tiếp tục đƣợc sấy tại 110oC qua đêm và có
thể mang đi xác định các đặc trƣng hóa lý sau đó.
Quá trình sunfo hóa pha hơi đƣợc thiết kế phức tạp hơn, cụ thể trong hình
1.3. Bình cầu 2 cổ chứa 100ml axit sunfuric đặc hoặc axit sunfuric dạng khói (20%

Học viên: Phạm Hoàng Hải

14



phân tách khi so sánh với các loại xúc tác khác. Xúc tác dị thể axit rắn đƣợc chế tạo

Học viên: Phạm Hoàng Hải

15


Luận văn thạc sỹ

từ vật liệu chứa nhiều lớp cacbon thơm đa vòng vô định hình với các nhóm SO3H,
COOH và phenonic hydroxyl OH ở trong một mạng không gian 3 chiều có thể dễ
dàng tổng hợp bằng cách cacbon hóa các hợp chất hữu cơ thiên nhiên nhƣ
xenlulozơ, tinh bột, đƣờng...hoặc có thể từ biochar sinh học, tiếp theo đó sunfo hóa
các hợp chất cacbon vô định hình. Xúc tác cacbon saccarozơ có thể kết hợp với một
lƣợng lớn phân tử ƣa nƣớc, bao gồm cả nƣớc, vào trong mạng cacbon, bởi vì các
nhóm chức ƣa nƣớc sẽ kết hợp với lớp cacbon linh hoạt. Mối liên kết này tạo điều
kiện tốt để hình thành liên hệ từ các chất phản ứng trong dung dịch tới nhóm SO3H
dẫn tới tăng hoạt tính cho dù bề mặt riêng nhỏ (
3500C và 4000C với 3 lần nhiệt phân khác nhau.
Cacbon hóa không hoàn toàn các sản phẩm tự nhiên nhƣ đƣờng, tinh bột,
xenlulozơ bằng cách gia nhiệt trong môi trƣờng khí trơ N2 đƣợc chất rắn vô định
hình bao gồm vòng cacbon thơm nhỏ lai hóa sp3. Sau đó sunfo hóa với axit H2SO4
đặc chúng sẽ tạo ra một xúc tác rắn cho hiệu quả cao từ những hợp chất tự nhiên r

Học viên: Phạm Hoàng Hải

17