Nghiên cứu tổng hợp Biodiesel từ dầu ăn phế thải trên xúc tác dị thế Na2SiO3 /MgO

Đã có nhiều nghiên cứu về tổng hợp biodiesel từ dầu ăn phế thải, nhưng chủ yếu sử dụng xúc tác đồng thể như NaOH, KOH. Các xúc tác này cho hiệu suất tạo biodiesel rất cao nhưng khó lọc tách xúc tác, tinh chế sản phẩm khó khăn gây tốn kém và ô nhiễm môi trường. Vì vậy chúng tôi đã tiến hành nghiên cứu tổng hợp biodiesel từ dầu thải trên xúc tác dị thể Na2 SiO3 /MgO. Kết quả thu được rất tốt, hiệu suất cao và khắc phục được tất cả những nhược điểm vừa nêu trên của xúc tác đồng thể.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nghiên cứu tổng hợp Biodiesel từ dầu ăn phế thải trên xúc tác dị thế Na2SiO3 /MgO12, SốTr.5,53-582018Tạp chí Khoa học - Trường ĐH Quy Nhơn, ISSN: 1859-0357, Tập 12, SốTập5, 2018,NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP BIODIESEL TỪ DẦU ĂN PHẾ THẢITRÊN XÚC TÁC DỊ THỂ Na2SiO3/MgOĐỖ THỊ DIỄM THÚY*, TRƯƠNG THANH TÂMKhoa Hóa, Trường Đại học Quy NhơnTÓM TẮTĐã có nhiều nghiên cứu về tổng hợp biodiesel từ dầu ăn phế thải, nhưng chủ yếu sử dụng xúc tácđồng thể như NaOH, KOH. Các xúc tác này cho hiệu suất tạo biodiesel rất cao nhưng khó lọc tách xúc tác,tinh chế sản phẩm khó khăn gây tốn kém và ô nhiễm môi trường. Vì vậy chúng tôi đã tiến hành nghiên cứutổng hợp biodiesel từ dầu thải trên xúc tác dị thể Na2SiO3/MgO. Kết quả thu được rất tốt, hiệu suất cao vàkhắc phục được tất cả những nhược điểm vừa nêu trên của xúc tác đồng thể.Từ khóa: Biodiesel, dầu thải, Na2SiO3/ MgO.ABSTRACTStudy on synthesis of biodiesel from waste oil using heterogeneous catalysts Na2SiO3/MgOThere have been many studies on synthesis of biodiesel from waste oil using homogeneous catalysts,e.g. NaOH or KOH. Despite of high performance of biodiesel production using this method, the difficultprocess in filtering catalysts and refining products is costly and harmful to the environment. In this work weused heterogeneous catalysts such as Na2SiO3 /MgO; the results show that using heterogeneous catalysts givehigh performance in the synthesis of biodiesel from waste oil as well as overcome the above disadvantages.Keywords: Biodiesel, waste oil, Na2SiO3/MgO.1.Đặt vấn đềViệc tổng hợp biodiesel từ dầu tinh chế ăn được có giá thành cao và còn ảnh hưởng đến anninh lương thực. Việc lựa chọn nguồn nguyên liệu là dầu ăn phế thải sẽ giải quyết được vấn đềtận dụng chất thải giảm ô nhiễm môi trường, và tạo ra nguồn nhiên liệu sạch, có thể tái tạo được.Hơn nữa, giá thành của dầu thải rất rẻ nên tính kinh tế cao. Nhóm nghiên cứu của tôi đã nghiêncứu tổng hợp biodiesel từ dầu ăn phế thải trên xúc tác dị thể MgSiO3 [1]. Xúc tác này có ưu điểmlà có thể tái sử dụng nhiều lần, việc lọc tách xúc tác ra khỏi sản phẩm dễ dàng nhưng hiệu suất tạobiodiesel còn thấp chỉ khoảng 60%. Với mong muốn tận dụng được ưu điểm của xúc tác dị thể làdễ lọc tách và tái sử dụng nhiều lần, và ưu điểm hoạt tính xúc tác cao (hiệu suất tạo biodiesel cao)của các bazơ mạnh, chúng tôi nghiên cứu tổng hợp biodiesel từ dầu ăn phế thải với xúc tác dị thểNa2SiO3/MgO. Xúc tác này đã được nghiên cứu để tổng hợp biodiesel với nguyên liệu là dầu hạtcao su [2]. Vậy điểm mới của bài báo này là dùng xúc tác Na2SiO3/MgO cho phản ứng tổng hợpbiodiesel sử dụng nguyên liệu dầu ăn phế thải.2.Thực nghiệm2.1.Chế tạo xúc tác Na2SiO3/MgOCân một lượng chính xác 20% khối lượng hỗn hợp NaOH và SiO2 (tỉ lệ mol là 2:1) so vớiEmail: dothidiemthuy@qnu.edu.vnNgày nhận bài: 02/4/2018; Ngày nhận đăng: 10/6/2018*53Đỗ Thị Diễm Thúy, Trương Thanh Tâmkhối lượng MgO cho vào bát thạch anh. Thêm vào hỗn hợp trên một lượng nước cất vừa đủ để hòatan hết NaOH. Đặt bát thạch anh lên bếp đun và khuấy đều. Tiếp tục gia nhiệt nhẹ và khuấy đềucho đến khi nước bay hơi hết, ta đem xúc tác thu được sấy 200oC để bay hơi hoàn toàn nước vàcác tạp chất nhẹ. Sau đó nung xúc tác ở 1100oC trong 4 giờ. Xúc tác sau khi nung lấy ra để nguộivà nghiền nhỏ để tăng độ tiếp xúc [2].2.2.Phương pháp đánh giá chất lượng xúc tác Na2SiO3/MgO- Phương pháp hiển vi điện tử quét (SEM): thực hiện trên máy SEM_JEOL_JSM 5410 LV.- Đo nhiễu xạ Rownghen (XRD): thực hiện trên máy Siemen D-5000 (Bruker- Đức).2.3.Xử lý dầu thải và kiểm tra các chỉ tiêu kỹ thuật của dầu thải làm nguyên liệu2.3.1. Xử lý dầu thảiDầu thải và mỡ cá thu gom về chưa sử dụng để tổng hợp biodiesel ngay được, do có lẫnnhiều tạp chất như: nước, các tạp chất cơ học, cặn cacbon, lượng axit béo tự do cao,… Hàm lượngcác tạp chất phụ thuộc vào nguồn gốc của mỡ cá, dầu thải và thời gian sử dụng của dầu trước đó.Để sử dụng được các nguồn nguyên liệu phế thải này cần phải tinh chế. Quá trình này gồm cácbước: lắng, lọc, tách axit béo tự do, trung hòa bằng dung dịch NaOH 4%, rửa và sấy dầu [3].2.3.2. Xác định các chỉ tiêu kỹ thuật của dầu thảiXác định các chỉ tiêu chất lượng của dầu thải sau khi xử lý gồm [3]:- Xác định chỉ số axit (TCVN 6127 - 1996)- Xác định chỉ số xà phòng (TCVN 6126 - 1996)- Xác định chỉ số iốt (TCVN 6122 - 1996).- Xác định hàm lượng nước (TCVN 2631 - 78)- Xác định tỷ trọng của dầu thải (ASTM D 1298)- Xác định độ nhớt (ASTM D 445)- Xác định hàm lượng cặn rắn (ASTM – D2709)- Xác định hàm lượng muối ăn trong dầu thải (TCVN 3973 - 84)2.4. Tổng hợp biodiesel từ dầu ăn phế thải đã xử lý trên xúc tác dị thể Na2SiO3/MgOPhản ứng tổng hợp biodiesel được thực hiện trong bình cầu 3 cổ, dung tích 250 ml có sinhhàn hồi lưu. Hệ thống được đặt trên máy khuấy từ có gia nhiệt. Cho xúc tác và dầu phế thải đãxử lý vào bình phản ứng, gia nhiệt lên 40oC rồi tiếp tục cho metanol vào. Nâng n ...