Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Nghiên cứu chế tạo xúc tác axit rắn trên cơ sở Al2O3 biến tính bằng La và Zn để điều chế biodiesel từ nguồn mỡ động vật đã qua sử dụng

Luận văn nghiên cứu chế tạo xúc tác axit rắn trên cơ sở Al2O3 biến tính bằng La và Zn. Vật liệu nền γ-nhôm oxit được tổng hợp bằng phương pháp sol-gel từ Al(NO3)3.9H2O với tác nhân thủy phân ure, tỷ lệ mol Al3+/ure = 1:10. Vật liệu nền được biến tính bởi muối Zn(CH3COO)2.2H2O và muối La(NO3)3.6H2O.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Nghiên cứu chế tạo xúc tác axit rắn trên cơ sở Al2O3 biến tính bằng La và Zn để điều chế biodiesel từ nguồn mỡ động vật đã qua sử dụng ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN ……………………. LƯU VĂN BẮCNGHIÊN CỨU CHẾ TẠO XÚC TÁC AXÍT RẮN TRÊN CƠ SỞ Al2O3 BIẾN TÍNH BẰNG La VÀ Zn ĐỂ ĐIỀU CHẾ BIODIESEL TỪ NGUỒN MỠ ĐỘNG VẬT ĐÃ QUA SỬ DỤNG Chuyên ngành: Hóa dầu và xúc tác hữu cơ Mã số: 60 44 35 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌCNGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS-TS TRẦN THỊ NHƢ MAI Hà Nội - 2011 1 MỤC LỤC TrangMở đầu 7CHƢƠNG I: TỔNG QUAN 81.1. Năng lượng tái tạo, nguồn năng lượng cho tương lai 81.2. Nhiên liệu Sinh học 10 1.2.1. Khái niệm 10 1.2.2. Ưu, nhược điểm của biodiesel so với diesel hóa thạch 111.3. Chuyển hóa dầu, mỡ động thực vật thành nhiên liệu 15 1.3.1. Nguồn nguyên liệu sinh khối 15 1.3.2. Một số hướng chuyển hóa quan trọng 161.4. Phương pháp este chéo hóa sản xuất biodiesel 19 1.4.1. Ảnh hưởng của tạp chất trong nguyên liệu 19 1.4.2. Ảnh hưởng của nhiệt độ phản ứng 20 1.4.3. Ảnh hưởng của thời gian phản ứng 21 1.4.4. Ảnh hưởng của tỷ lệ metanol/dầu 22 1.4.5. Ảnh hưởng của hàm lượng xúc tác 221.5. Các hệ xúc tác cho phản ứng este chéo hóa 22 1.5.1. So sánh ưu, nhược điểm các hệ xúc tác cho phản ứng este 26chéo hóa 1.5.2. Một số hệ xúc tác axít rắn 27 1.5.3. Xúc tác thế hệ mới đa oxit kim loại Zn, La/γ-Al2O3 301.6. Hướng nghiên cứu của đề tài 31CHƢƠNG II: THỰC NGHIỆM 332.1. Tổng hợp xúc tác 33 2.1.1. Tổng hợp γ-nhôm oxit 33 2.1.2. Tổng hợp xúc tác đa oxit kim loại 342.2. Đặc trưng tính chất vật liệu 35 2.2.1. Phương pháp nhiễu xạ tia X 2 2.2.2. Giải hấp NH3 theo chương trình nhiệt độ: TPD-NH3 36 2.2.3. Phương pháp tán sắc năng lượng tia X 382.3. Phản ứng este chéo hóa 402.4. Đánh giá thành phần sản phẩm 41CHƢƠNG III: KẾT QUẢ - THẢO LUẬN 423.1. Tổng hợp γ-Al2O3 423.2. Biến tính γ-Al2O3 45 3.2.1. Ảnh nhiễu xạ tia X 45 3.2.2. Giải hấp NH3 theo chương trình nhiệt độ: TPD-NH3 46 3.2.2. Phổ tán sắc năng lượng tia X 473.3. Phản ứng este chéo hóa mỡ bò 49 3.3.1. Xác định chỉ số axit béo tự do của mỡ bò 49 3.3.2. Nghiên cứu hoạt tính xúc tác với phản ứng este chéo hóa 50mỡ bòKẾT LUẬN 59TÀI LIỆU THAM KHẢO 60 3 DANH MỤC HÌNH ẢNH TrangHình 1.1. Nhu cầu sử dụng năng lượng trên toàn thế giới năm 2006. 8Hình 1.2. Dự đoán về sự biển đổi nhu cầu sử dụng ba nguồn năng 9lượng chính từ năm 1850 đến năm 2050.Hình 1.3. Chu trình sản xuất và sử dụng biodiesel. 12Hình 1.4. Hàm lượng CO và hạt rắn phát thải trong động cơ sử dụng nhiên 13liệu diesel hóa thạch và các loại nhiên liệu hỗn hợp Bxx.Hình 1.5. Hàm lượng NOx phát thải trong động cơ sử dụng nhiên liệu 14diesel hóa thạch và các loại nhiên liệu hỗn hợp Bxx.Hình1. 6. Ước lượng sinh khối đã và chưa được sử dụng trên toàn thế giới. 16Hình 1.7. Cơ chế nhiệt phân triglyxerit của axit béo bão hòa (Alencar, 1983). 17Hình 1.8. Cơ chế nhiệt phân triglyxerit (Schwab, 1998). 18Hình 1.9. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến độ chuyển hóa của phản ứng 21este chéo hóa dầu hạt bông với metanol, xúc tác H2SO4.Hình 1.10. Giả thiết về sự hình thành các tâm axit trong cấu trúc của SO42-/ZrO2 28Hình 1.11. Một số vật liệu nền silica biến tính bởi axit sulfonic 29Hình 1.12. Vật liệu nền carbon biến tính bằng axit sulfuric. 29HÌNH 1.13. Xúc tác lai, đa oxit kim loại Ta2O5/Si(R)Si–H3PW12O40 30Hình 1.14. Hai loại tâm axit trên bề mặt γ-nhôm oxit. 31Hình 2.1. Nguyên lí cấ u ta ̣o của máy nhiễu xa ̣ tia X 36Hình 2.2. Nguyên lý của phép phân tích EDX. 38Hình 2.3. Sơ đồ nguyên lý của hệ ghi nhận tín hiệu phổ EDX trong TEM. 39Hình 2.4. Sơ đồ thiết bị phản ứng trong phòng thí nghiệm. 40Hình 3.1. Ảnh nhiễu xạ tia X góc rộng của mẫu A-10 sau khi nung. 44Hình 3.2. Ảnh nhiễu xạ tia X góc rộng của mẫu A-15 sau khi nung. 44Hình 3.3. Ảnh nhiễu xạ tia X góc rộng của mẫ ...