Chuyển Hóa Dầu Ăn Phế Thải Mỡ Cá Thành Biodiesel

MỞ ĐẦU

1. CHƯƠNG I: TỔNG QUAN LÝ THUYẾT

1.1. NHIÊN LIỆU DIESEL

1.2. Nhiên liệu diesel khoáng và vấn đề ô nhiễm môi trường

1.3. Nhiên liệu sinh học và biodiesel

1.3.1. Nhiên liệu sinh học

1.3.2. Khái niệm biodiesel

1.3.3. Tình hình nghiên cứu, sản xuất và sử dụng biodiesel trên thế giới và ở Việt Nam

1.3.4. Quá trình tổng hợp biodiesel

1.3.5. Yêu cầu chất lượng nhiên liệu biodiesel

1.4. Tổng quan về các loại dầu, mỡ làm nguyên liệu quá trình tổng hợp biodiesel

1.4.1. Thành phần hóa học của dầu thực vật và mỡ động vật

1.4.2. Một số tính chất của dầu, mỡ động thực vật

1.4.3. Giới thiệu về dầu ăn phế thải và mỡ cá

1.4.4. Giới thiệu về xúc tác MgSiO3

2. CHƯƠNG II: THỰC NGHIỆM

2.1. Phân tích các tính chất của dầu ăn phế thải và mỡ cá

2.1.1. Xác định chỉ số axit (TCVN 6127 - 1996)

2.1.2. Xác định chỉ số xà phòng (TCVN 6126 - 1996)

2.1.3. Xác định chỉ số iốt (TCVN 6122 – 1996)

2.1.4. Xác định hàm lượng nước (TCVN 2631 - 78)

2.1.5. Xác định tỷ trọng của dầu thải (ASTM D 1298)

2.1.6. Xác định hàm lượng cặn rắn (ASTM – D2709)

2.1.7. Xác định hàm lượng muối ăn trong dầu thải (TCVN 3973 - 84)

2.1.8. Xác định màu của dầu thải

2.2. Xử lý, tinh chế dầu ăn phế thải và mỡ cá

2.3. Các phương pháp xác định đặc trưng xúc tác

2.3.1. Phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD-X Ray Diffraction) nghiên cứu định tính cấu trúc pha tinh thể

2.3.2. Phương pháp hiển vi điện tử quét (SEM)

2.4. Tổng hợp biodiesel

2.4.1. Tiến hành phản ứng

2.4.2. Tinh chế sản phẩm

2.4.3. Tính toán độ chuyển hóa của phản ứng

2.5. Phân tích chất lượng biodiesel

2.5.1. Phương pháp phổ hấp thụ hồng ngoại IR

2.5.2. Phương pháp sắc ký khí khối phổ (GC - MS)

2.5.3. Phân tích các chỉ tiêu chất lượng của nhiên liệu biodiesel

2.6. Xác định hàm lượng khói thải

2.7. Nghiên cứu tái sử dụng và tái sinh xúc tác

2.7.1. Nghiên cứu tái sử dụng xúc tác

2.7.2. Nghiên cứu tái sinh xúc tác

2.8. Đánh giá chất lượng glyxerin thu được

3. CHƯƠNG III: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

3.1. Kết quả phân tích chỉ tiêu chất lượng dầu thải và mỡ cá

3.2. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình trung hòa dầu mỡ

3.2.1. Ảnh hưởng của tác nhân trung hoà đến hiệu suất tạo dầu, mỡ trung tính và chỉ số axit

3.2.2. Ảnh hưởng của hàm lượng NaOH dư đến hiệu suất tạo dầu, mỡ trung tính và chỉ số axit

3.2.3. Ảnh hưởng của số lần rửa đến hiệu suất tạo dầu, mỡ trung tính

3.2.4. Ảnh hưởng của nhiệt độ nước rửa đến hiệu suất thu hồi dầu, mỡ

3.3. Chất lượng của dầu thải và mỡ cá sau xử lý

3.4. Nghiên cứu chế tạo xúc tác MgSiO3

3.4.1. Ảnh hưởng của nhiệt độ nung đến hoạt tính xúc tác

3.4.2. Ảnh hưởng của thời gian nung đến hoạt tính xúc tác

3.5. Các đặc trưng của xúc tác MgSiO3 điều chế

3.5.1. Phổ nhiễu xạ tia X (XRD)

3.5.2. Ảnh SEM của xúc tác MgSiO3 đã chế tạo

3.6. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tổng hợp biodiesel từ dầu thải và mỡ cá trên xúc tác MgSiO3

3.6.1. Ảnh hưởng của thời gian phản ứng

3.6.2. Ảnh hưởng của hàm lượng xúc tác

3.6.3. Ảnh hưởng của tỷ lệ metanol/dầu

3.6.4. Ảnh hưởng của nhiệt độ phản ứng

3.7. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình làm sạch biodiesel

3.7.1. Ảnh hưởng của nhiệt độ nước rửa

3.7.2. Ảnh hưởng của tỷ lệ thể tích nước rửa/biodiesel

3.7.3. Ảnh hưởng của tốc độ khuấy trộn

3.8. Đánh giá chất lượng sản phẩm thu được

3.8.1. Xác định cấu trúc sản phẩm

3.8.2. Xác định các chỉ tiêu chất lượng sản phẩm

3.9. Xác định hàm lượng khói thải

3.9.1. Ảnh hưởng của nhiên liệu đến công suất động cơ

3.9.2. Xác định hàm lượng CO trong khói thải của động cơ ở các tốc độ khác nhau

3.9.3. Xác định hàm lượng NOx trong khói thải của động cơ ở các tốc độ khác nhau

3.9.4. Xác định hàm lượng CO2 trong khói thải của động cơ ở các tốc độ khác nhau

3.9.5. Xác định hàm lượng hydrocacbon (RH) trong khói thải của động cơ ở các tốc độ khác nhau

3.10. Thu hồi glyxerin

3.11. Nghiên cứu khả năng tái sử dụng, tái sinh xúc tác

KẾT LUẬN

HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI

TÀI LIỆU THAM KHẢO

PHỤ LỤC

I. Giới thiệu về biodiesel

Biodiesel là một loại nhiên liệu sinh học được sản xuất từ các mono alkyl este của axit béo có trong dầu thực vật và mỡ động vật. Nhiên liệu này không chỉ giúp giảm thiểu ô nhiễm môi trường mà còn là nguồn năng lượng tái tạo, góp phần vào việc bảo vệ môi trường. Việc sản xuất biodiesel từ dầu ăn phế thải và mỡ cá không chỉ tiết kiệm chi phí mà còn giảm thiểu lượng chất thải ra môi trường. Theo nghiên cứu, biodiesel có thể giảm đáng kể lượng khí thải độc hại như CO, CO2, NOx, và hydrocacbon. Điều này cho thấy biodiesel không chỉ là một giải pháp năng lượng bền vững mà còn là một phương pháp hiệu quả để xử lý chất thải hữu cơ.

1.1. Tình hình nghiên cứu và sản xuất biodiesel

Trên thế giới, biodiesel đã được nghiên cứu và sản xuất từ nhiều nguồn nguyên liệu khác nhau. Tại Việt Nam, các nghiên cứu về biodiesel từ dầu ăn phế thải và mỡ cá đang ngày càng được chú trọng. Việc sử dụng mỡ cá và dầu ăn phế thải không chỉ giúp giảm chi phí sản xuất mà còn góp phần bảo vệ an ninh lương thực. Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc sử dụng xúc tác dị thể như MgSiO3 trong quá trình tổng hợp biodiesel có thể nâng cao hiệu suất và chất lượng sản phẩm. Điều này mở ra hướng đi mới cho ngành công nghiệp năng lượng tái tạo tại Việt Nam.

II. Quy trình chuyển hóa dầu ăn phế thải và mỡ cá thành biodiesel

Quy trình chuyển hóa dầu ăn phế thải và mỡ cá thành biodiesel bao gồm nhiều bước quan trọng. Đầu tiên, cần tiến hành xử lý và tinh chế nguyên liệu để đảm bảo chất lượng. Sau đó, quá trình chuyển hóa dầu diễn ra thông qua phản ứng trao đổi este với metanol, sử dụng xúc tác dị thể MgSiO3. Quá trình này không chỉ giúp tạo ra biodiesel mà còn thu hồi glyxerin, một sản phẩm phụ có giá trị. Việc tối ưu hóa các điều kiện phản ứng như nhiệt độ, thời gian và tỷ lệ metanol/dầu là rất quan trọng để đạt được hiệu suất cao nhất. Kết quả cho thấy, biodiesel thu được đáp ứng hầu hết các tiêu chuẩn chất lượng theo ASTM.

2.1. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình chuyển hóa

Nhiều yếu tố có thể ảnh hưởng đến hiệu suất của quá trình chuyển hóa dầu ăn phế thải và mỡ cá thành biodiesel. Nhiệt độ phản ứng, thời gian, và tỷ lệ xúc tác là những yếu tố quan trọng cần được kiểm soát. Nghiên cứu cho thấy, việc tăng nhiệt độ có thể làm tăng tốc độ phản ứng, nhưng cũng cần phải cân nhắc để tránh làm giảm chất lượng sản phẩm. Ngoài ra, hàm lượng NaOH dư cũng có thể ảnh hưởng đến hiệu suất tạo ra biodiesel. Việc tối ưu hóa các yếu tố này sẽ giúp nâng cao hiệu quả kinh tế và chất lượng của sản phẩm cuối cùng.

III. Đánh giá chất lượng biodiesel

Chất lượng của biodiesel được đánh giá thông qua nhiều chỉ tiêu khác nhau như chỉ số axit, chỉ số iốt, và độ nhớt. Các phương pháp phân tích như sắc ký khí khối phổ (GC-MS) và phổ hấp thụ hồng ngoại (IR) được sử dụng để xác định các chỉ tiêu này. Kết quả cho thấy, biodiesel từ dầu ăn phế thải và mỡ cá đạt tiêu chuẩn chất lượng, có thể sử dụng làm nhiên liệu cho động cơ diesel. Việc thử nghiệm trên động cơ cho thấy, biodiesel không chỉ duy trì công suất động cơ mà còn giảm thiểu khí thải độc hại, góp phần bảo vệ môi trường.

3.1. Phân tích chất lượng sản phẩm

Phân tích chất lượng sản phẩm biodiesel là bước quan trọng để đảm bảo tính khả thi trong ứng dụng thực tế. Các chỉ tiêu như hàm lượng CO, NOx, và CO2 trong khói thải được xác định để đánh giá tác động của biodiesel đến môi trường. Kết quả cho thấy, biodiesel từ dầu ăn phế thải và mỡ cá có khả năng giảm đáng kể lượng khí thải độc hại so với nhiên liệu diesel truyền thống. Điều này không chỉ giúp cải thiện chất lượng không khí mà còn góp phần vào việc phát triển bền vững trong ngành năng lượng.

Nghiên Cứu Chuyển Hóa Dầu Ăn Phế Thải Mỡ Cá Thành Biodiesel Trên Xúc Tác Dị Thể