Chế tạo hệ xúc tác hydrotanxit Mg-Al trên nền γ-Al2O3 để tổng hợp biodiesel từ dầu ăn thải

Bài viết Chế tạo hệ xúc tác hydrotanxit Mg-Al trên nền γ-Al2O3 để tổng hợp biodiesel từ dầu ăn thải nghiên cứu chế tạo hệ xúc tác bazơ rắn hydrotalcite Mg-Al, tìm điều kiện tối ưu để tiến hành tích hợp hydrotalcite Mg-Al lên nền γ-Al2O3 tạo thành hệ xúc tác tích hợp, nghiên cứu khả năng xúc tác của cả hai vật liệu cho phản ứng este hóa chéo dầu ăn thải với metanol.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Chế tạo hệ xúc tác hydrotanxit Mg-Al trên nền γ-Al2O3 để tổng hợp biodiesel từ dầu ăn thải 32 Ngô Minh Đức CHẾ TẠO HỆ XÚC TÁC HYDROTANXIT Mg-Al TRÊN NỀN γ-Al2O3 ĐỂ TỔNG HỢP BIODIESEL TỪ DẦU ĂN THẢI FABRICATION OF Mg-Al HYDROTALCITE SUPPORTED γ-Al2O3 AS CATALYST FOR BIODIESEL SYNTHESIS FROM WASTE COOKING OIL Ngô Minh Đức Trường Đại học Sư phạm, Đại học Đà Nẵng; duc0111hh01@yahoo.com Tóm tắt - Đã chế tạo hệ xúc tác hydrotanxit Mg-Al tích hợp trên bề Abstract - Integration of Mg-Al hydrotalcite on the surface and in mặt và trong lỗ xốp của γ-Al2O3, thu được hệ xúc tác bazơ rắn có the pores of γ-Al2O3 obtains a solid base catalyst with large surface diện tích bề mặt lớn chứa nhiều tâm bazơ mạnh, kí hiệu là HtMg- area containing strong base sites, which is HtMg-Al/γ-Al2O3. Al/γ-Al2O3. Kết quả phân tích nhiệt TG/DTA cho thấy hệ xúc tác Thermogravimetry-Differential thermal analysis shows that HtMg-Al/γ-Al2O3 phân hủy tạo CO2 ở nhiệt độ 470°C trong khi nhiệt decomposition temperature of Ht Mg-Al/γ-Al2O3 is 470°C, while that độ phân hủy của hydrotanxit Mg-Al riêng biệt là 364°C, điều này of hydrotanxit Mg-Al is 364°C. This proves HtMg-Al/γ-Al2O3 has more chứng tỏ HtMg-Al/γ-Al2O3 bền cấu trúc, bền nhiệt hơn so với efficient structure and thermal stability than the Mg-Al hidrotalcite. hydrotanxit Mg-Al riêng biệt. HtMg-Al/γ-Al2O3 có thể xúc tác tốt cho HtMg-Al/γ-Al2O3 could be used as a good catalyst for transesterification phản ứng este hóa chéo dầu ăn thải có chỉ số axit 7,6, trong đó of waste cooking oil with free fatty acid level of 7.6, at which the base tâm bazơ của xúc tác không những chỉ xúc tác cho phản ứng este sites can catalyst not only transesterification of triglyceride, but also hóa chéo triglyxerit mà còn xúc tác cho phản ứng decacboxyl axit decarboxylation of free fatty acids. The transesterification between béo tự do. Phản ứng este hóa chéo dầu ăn thải ở nhiệt độ 120°C methanol and waste cooking is carried out at 120°C for 4 hours. The sau 4 giờ hiệu suất phản ứng đạt 98,4%. Hệ xúc tác tái sử dụng reaction efficiency is about 98.4%. The catalyst is reused for 10 times 10 lần mà hiệu suất không thay đổi. without change of the reaction efficiency. Từ khóa - tổng hợp biodiesel; xúc tác hydrotanxit; vật liệu mao Key words - biodiesel synthesis; hydrotalcite catalysts; quản trung bình; γ-Al2O3; phản ứng este hóa chéo mesoporous material; γ-Al2O3; transesterification 1. Mở đầu nhất đối với phản ứng este chéo hóa, tuy nhiên xúc tác này Năng lượng là vấn đề sống còn của toàn nhân loại. Con khó thực hiện được khi chỉ số axit béo của chất béo cao người đang khai thác đến mức cao nhất các nguồn năng (>3) [9, 10], vì chúng sẽ xảy ra phản ứng xà phòng hóa tạo lượng hóa thạch (dầu mỏ, khí thiên nhiên, than đá…), dẫn nhũ, tạo nước, đồng thời hệ xúc tác này có ái lực cao đối đến việc dự trữ của các nguồn nhiên liệu này ngày càng cạn với glyxerin [4, 8], dẫn đến glyxerin tập trung lên bề mặt kiệt. Bên cạnh đó, việc cần phải bảo vệ môi trường sống xúc tác, ngăn cản hệ xúc tác tiếp xúc đồng thời với trên trái đất được trong sạch dài lâu cũng như nhu cầu phát triglixerit và metanol. Bài báo này nghiên cứu chế tạo hệ triển kinh tế đang diễn ra với một tốc độ cao và trên quy xúc tác bazơ rắn hydrotalcite Mg-Al, tìm điều kiện tối ưu mô rộng đã làm cho an ninh năng lượng toàn cầu ngày càng để tiến hành tích hợp hydrotalcite Mg-Al lên nền γ-Al2O3 bị đe dọa nghiêm trọng. Do đó, nhiệm vụ tìm kiếm nguồn tạo thành hệ xúc tác tích hợp, nghiên cứu khả năng xúc tác thay thế cho nhiên liệu hóa thạch đã được đặt ra trong gần của cả hai vật liệu cho phản ứng este hóa chéo dầu ăn thải nửa thế kỷ qua và ngày càng trở nên cấp thiết. Biodiesel với metanol. được sản xuất từ nguồn dầu thực vật phi thực phẩm và mỡ 2. Thực nghiệm động vật phế thải thông qua phản ứng este chéo hóa có thể được xem là con đường nhanh nhất để đi tới mục tiêu tạo 2.1. Tổng hợp vật liệu γ-Al2O3 ra nhiên liệu sinh học và là xu thế tất yếu trong tương lai Tổng hợp vật liệu γ-Al2O3 đi từ tiền chất là Al(OH)3 gần [1 - 5]. Tân Bình được trình bày ở bài báo [1] do nhóm chúng tôi Hydrotanxit Mg-Al với tính chất bazơ đặc trưng là hệ thực hiện. xúc tác được quan tâm nhất đối với quá trình tổng hợp 2.2. Tổng hợp hydrotanxit Mg-Al riêng biệt biodiesel. Cấu trúc cơ bản của hydrotanxit Mg-Al có thể Hydrotanxit riêng biệt được tổng hợp bằng phương được bắt nguồn bởi sự thay thế đồng hình một phần nhỏ pháp đồng kết tủa từ Mg(NO3)2 và Al(NO3)3 theo tỉ lệ mol của các cation hóa trị II trong một mạng brucite bởi cation 3:1. Hỗn hợp được kết tủa bằng hỗn hợp Na2CO3 0,025M, hóa trị III, vì vậy mà các lớp hydroxit có thừa một điện NaOH 0,084M đến khi pH dung dịch bằng 9. Kết tủa được tích dương, điện tích dương này được cân bằng đan xen nung ở nhiệt độ 300°C [5]. bởi các anion và nước giữa các lớp. Tỉ lệ các cation hóa trị II và III và các anion đã làm tăng sự đa dạng các vật liệu 2.3. Tổng hợp hydrotanxit Mg-Al tích hợp trên nền γ- dạng hydrotanxit. Khoảng giữa không gian 2 lớp hydroxit Al2O3 đ ...