Tóm tắt Luận án Tiến sĩ Hóa học: Nghiên cứu chuyển hóa dầu hạt cao su thành nhiên liệu sinh học biodiesel bằng hệ xúc tác axit rắn thu được từ quá trình cacbon hóa các nguồn hydratcacbon thiên nhiên

Mục tiêu nghiên cứu: Tổng hợp được xúc tác axit rắn đi từ nguồn hydrat cacbon thiên nhiên, qua việc đặc trưng xúc tác tìm được các điều kiện tốt nhất để chế tạo một hệ xúc tác có cấu trúc hữu cơ, dị thể, có độ axit và hoạt tính cao cho quá trình trao đổi este.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Tóm tắt Luận án Tiến sĩ Hóa học: Nghiên cứu chuyển hóa dầu hạt cao su thành nhiên liệu sinh học biodiesel bằng hệ xúc tác axit rắn thu được từ quá trình cacbon hóa các nguồn hydratcacbon thiên nhiênBỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM VIỆN HÓA HỌC ---------- *** ---------- VŨ ĐÌNH DUYNGHIÊN CỨU CHUYỂN HÓA DẦU HẠT CAO SU THÀNH NHIÊNLIỆU SINH HỌC BIODIESEL BẰNG HỆ XÚC TÁC AXIT RẮN THU ĐƯỢC TỪ QUÁ TRÌNH CACBON HÓA CÁC NGUỒN HYDRATCACBON THIÊN NHIÊN Chuyên ngành: Hóa hữu cơ Mã số: 62 44 01 14 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA HỌC Hà Nội – 2016 1 Công trình được hoàn thành tại: Viện Hóa học, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ VN Người hướng dẫn khoa học: 1. PGS.TS Nguyễn Khánh Diệu Hồng 2.TS. Đặng Thị Tuyết Anh Phản biện 1: Phản biện 2: Phản biện 3:Luận án được bảo vệ trước Hội đồng đánh giá luận án tiến sĩ cấp Viện họptại Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam Vào hồi …….. giờ, ngày ….. tháng ….. năm 2016Có thể tìm hiểu luận án tại thư viện: 1. Trung tâm Thông tin - Tư liệu, Viện Hàn lâm KH&CN Việt Nam 2. Thư viện Quốc gia Việt Nam 2 A. GIỚI THIỆU LUẬN ÁN1. Tính cấp thiết của đề tài Nguyên liệu cho tổng hợp biodiesel ngày nay được chia làm 3 thế hệchính: thế hệ thứ nhất là các loại dầu, mỡ tinh luyện dùng trong thực phẩm;thế hệ thứ hai là các loại phụ phẩm nông lầm nghiệp, dầu mỡ thải; thế hệthứ ba là dầu vi tảo. Trong đó, nguyên liệu thế hệ thứ nhất ngày càng bộclộ nhiều nhược điểm liên quan đến sự canh tranh giữa việc sử dụng làmthực phẩm và làm nhiên liệu. Do đó, công nghệ sản xuất biodiesel ngàycàng hướng đến việc sử dụng các nguyên liệu thế hệ thứ hai và thứ 3. Dầuvi tảo (thế hệ thứ ba) là một nguyên liệu rất tiềm năng, tuy nhiên các côngnghệ nuôi cấy, thu hoạch và chuyển hóa vẫn chưa đạt đến mức độ phổ biếnvà thành thục. Vì thế, nguyên liệu thế hệ thứ hai hiện đang là nguồn khảdụng nhất. Dầu hạt cao su thuộc thế hệ nguyên liệu thứ hai với thành phần gốc axitbéo tương tự nhiều loại dầu, mỡ động thực vật khác. Tuy nhiên dầu chứanhiều axit béo tự do gây khó khăn cho quá trình chuyển hóa thành cácmetyl este. Để thực hiện triệt để quá trình tổng hợp, cần phải chuyển hóađồng thời các axit béo tự do và triglyxerit có trong dầu thành các metyleste, thông qua hai loại phản ứng tương ứng là este hóa và trao đổi este. Phản ứng este hóa cần phải có xúc tác axit, trong khi phản ứng trao đổieste có thể thực hiện trên cả hai loại xúc tác axit và bazơ. Do đó, muốnchuyển hóa đồng thời cả hai thành phần này của dầu hạt cao su, xúc táckhả dĩ nhất là các axit. Các xúc tác axit đồng thể gây nhiều vấn đề về ănmòn thiết bị, ô nhiễm môi trường, không tái sử dụng được, do đó xu hướngsử dụng các xúc tác axit dị thể cho quá trình tổng hợp biodiesel là tất yếu.Yêu cầu quan trọng nhất cho một xúc tác dị thể bao gồm: độ axit cao (siêuaxit), ổn định trong môi trường phản ứng, có thể tái sử dụng nhiều lần, dễdàng tách ra khỏi hỗn hợp sau phản ứng. Xúc tác axit rắn trên cơ sở cacbon đi từ đường saccarozơ lần đầu tiênđược công bố bởi tác giả Toda và các cộng sự, sở hữu tất cả những đặcđiểm ưu việt trên, đã mở ra một hướng mới cho các công trình nghiên cứuvề xúc tác. Cấu trúc các nguyên liệu có vòng đường, điển hình là saccarozơchứa nhiều nhóm –OH liên kết với các mạch cacbon 2 vòng 6 cạnh, sauquá trình cacbon hóa, một phần sẽ tạo ra các cấu trúc vòng thơm sắp xếpdưới dạng lớp gần giống graphit, cùng với các nhóm –OH và –COOH đínhtrên các lớp đa vòng; qua giai đoạn sunfo hóa bằng axit sunfuric đặc, cácnhóm –SO3H sẽ được gắn chặt chẽ với các lớp cacbon này và tạo ra tínhaxit mạnh cho xúc tác. Xuất phát từ ý tưởng đó, một số nghiên cứu sau này 1đã sử dụng nhiều nguyên liệu khác nhau như xenlulozơ, lignin, tinhbột…để tổng hợp xúc tác axit rắn theo hướng trên và ứng dụng trong nhiềulĩnh vực khác nhau, thu được hiệu quả cao không những về hoạt tính, độchọn lọc trong phản ứng mà còn vượt trội so với các xúc tác khác về mặtgiảm giá thành. Như vậy, với nguyên liệu là nguồn chứa đường, đã tạo raloại axit rắn có thành phần hữu cơ, khác hẳn với các xúc tác axit rắn truyềnthống đi từ nguồn vô cơ như silicat, zeolit. Tại Việt Nam, hầu như chưa cónhững công bố chính thức về loại xúc tác đó. Từ các phân tích trên, trong nghiên cứu này, tác giả tập trung vào chếtạo, đặc trưng, ứng dụng loại vật liệu xúc tác thu được từ quá trình cacbonhóa các nguồn hydratcacbon thiên nhiên: đường, tinh bột, xenlulozơ…choquá trình tổng hợp nhiên liệu sinh học từ những loại dầu mỡ có chỉ số axitcao như dầu hạt cao s ...