Đánh Giá Phát Thải PAHs Trên Động Cơ Máy Phát Điện Sử Dụng Nhiên Liệu Biodiesel

Luận văn thạc sĩ công nghệ môi trường đánh giá phát thải PAHs từ động cơ máy phát điện sử dụng biodiesel, góp phần bảo vệ môi trường.

• Tác giả: Lê Xuân Vĩnh
• Người hướng dẫn: TS. Tô Thị Hiền
• Trường học: Đại học Bách Khoa - Đại học Quốc Gia Thành Phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Công Nghệ Môi Trường
• Đề tài: Đánh Giá Phát Thải PAHs Từ Động Cơ Máy Phát Điện Sử Dụng Nhiên Liệu Biodiesel
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2013
• Địa điểm: Thành phố Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CÁM ƠN
• LỜI CAM ĐOAN
• DANH MỤC BẢNG
• DANH MỤC HÌNH
• DANH MỤC VIẾT TẮT
• MỞ ĐẦU
• Mục tiêu nghiên cứu
• Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
• Nội dung nghiên cứu
• Phương pháp nghiên cứu
• Ý nghĩa khoa học
• Giá trị thực tiễn
• Nơi thực hiện đề tài
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Giới thiệu về động cơ diesel, nhiên liệu biodiesel, biodiesel dầu cọ
• 1.1.1. Nhiên liệu diesel
• 1.1.2. Nhiên liệu biodiesel dầu cọ
• 1.2. Giới thiệu về hợp chất hydrocarbon thơm đa vòng
• 1.2.1. Nguồn phát thải PAHs vào môi trường
• 1.2.2. Sự tồn tại của PAHs trong khí quyển
• 1.2.3. Các quá trình biến đổi PAHs trong khí quyển
• 1.2.4. Tác động của PAHs đến sức khỏe con người
• 1.3. Nghiên cứu về phát thải PAHs từ động cơ diesel sử dụng nhiên liệu diesel và biodiesel trên thế giới và Việt Nam
• 1.3.1. Trên thế giới
• 2. CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Quy trình lấy mẫu PAHs trong pha khí và pha hạt
• 2.1.1. Tiền xử lý mẫu và bảo quản mẫu sau khi lấy
• 2.1.2. Khảo sát hiện tượng “breakthrough” trong lấy mẫu PAHs pha khí
• 2.1.3. Lấy mẫu PAHs từ phát thải máy phát điện diesel
• 2.2. Quy trình phân tích mẫu
• 2.2.1. Thiết bị - dụng cụ - hóa chất
• 2.2.2. Quy trình chiết tách PAHs trên giấy lọc
• 2.2.3. Quy trình chiết tách PAHs trên PUF
• 2.2.4. Quy trình phân tích PAHs
• 2.3. Kiểm soát quy trình phân tích PAHs
• 2.3.1. Dựng đường chuẩn
• 2.3.2. Hiệu suất thu hồi
• 2.3.3. Giới hạn phát hiện và giới hạn định lượng
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. Khảo sát tốc độ lấy mẫu, suất tiêu hao nhiên liệu và lưu lượng khí thải
• 3.1.1. Tốc độ lấy mẫu
• 3.1.2. Suất tiêu hao nhiên liệu và lưu lượng khí thải
• 3.2. Phát thải bụi tổng của các nhiên liệu
• 3.3. Nồng độ và sự phân bố của PAHs phát thải từ máy phát điện
• 3.3.1. Nồng độ và sự phân bố PAHs trong pha khí từ phát thải của máy phát điện
• 3.3.2. Nồng độ và sự phân bố PAHs trong pha hạt từ phát thải của máy phát điện
• 3.4. Hệ số phân bố khí – hạt của các PAHs trong phát thải
• 3.5. Sự biến thiên nồng độ, hệ số phát thải PAHs theo tỉ lệ phối trộn của BDF trong nhiên liệu
• 3.6. Sự biến thiên nồng độ và hệ số phát thải PAHs theo tải trọng
• 3.7. Đánh giá độc tính của PAHs phát thải từ nhiên liệu dựa trên BaP
• 3.7.1. Đánh giá độc tính của PAHs phát thải từ nhiên liệu theo phân bố pha khí – hạt
• 3.7.2. Đánh giá độc tính của PAHs phát thải từ nhiên liệu theo tỉ lệ phối trộn BDF
• 3.7.3. Đánh giá độc tính của PAHs phát thải từ nhiên liệu theo tải trọng
• 3.8. So sánh với các nghiên cứu khác
• 3.9. Xác định tỉ lệ phối trộn tối ưu của biodiesel
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• LÝ LỊCH TRÍCH NGANG

Tóm tắt

I. Tổng Quan Về Phát Thải PAHs Từ Động Cơ Máy Phát Điện

Trong bối cảnh công nghiệp hóa và hiện đại hóa, ô nhiễm không khí đang trở thành vấn đề cấp bách, đặc biệt tại các đô thị lớn như TP.HCM. Báo cáo EPI 2012 xếp Việt Nam vào top 10 quốc gia ô nhiễm không khí nhất thế giới. Các nguồn gây ô nhiễm chủ yếu đến từ giao thông vận tải và các động cơ đốt trong. Nghiên cứu dịch tễ học cho thấy công nhân tiếp xúc với khí thải động cơ có nguy cơ mắc bệnh hô hấp, đặc biệt là ung thư phổi, cao hơn. Khí thải động cơ chứa CO, SO2, NOx, CxHy và các hợp chất vòng benzene. Tuy nhiên, PAHs (Polycyclic Aromatic Hydrocarbons), một nhóm chất sinh ra do đốt cháy không hoàn toàn và có khả năng gây ung thư, lại ít được quan tâm ở Việt Nam. Do đó, việc nghiên cứu phát thải PAHs từ động cơ là rất cần thiết để kiểm soát ô nhiễm.

1.1. Tầm quan trọng của việc đánh giá phát thải PAHs

Việc đánh giá phát thải PAHs từ các nguồn khác nhau, đặc biệt là từ động cơ máy phát điện, là vô cùng quan trọng để có cái nhìn toàn diện về mức độ ô nhiễm và nguy cơ tiềm ẩn đối với sức khỏe con người. Việc này giúp các nhà quản lý môi trường có cơ sở khoa học để xây dựng các chính sách và biện pháp kiểm soát ô nhiễm hiệu quả hơn. Hơn nữa, nghiên cứu này góp phần nâng cao nhận thức cộng đồng về tác hại của PAHs và khuyến khích sử dụng các nguồn năng lượng sạch hơn.

1.2. Giới thiệu về nhiên liệu Biodiesel và tiềm năng sử dụng

Giá nhiên liệu tăng cao và sự khan hiếm nhiên liệu hóa thạch thúc đẩy tìm kiếm nguồn nhiên liệu thay thế. Nhiên liệu Biodiesel nổi lên như một giải pháp tiềm năng. Tuy nhiên, cần đánh giá tác động của Biodiesel đến chất lượng không khí. So sánh hiệu quả kinh tế và năng lượng của Biodiesel so với diesel là cần thiết. Đề tài "Đánh giá phát thải PAHs trên động cơ máy phát điện có tải sử dụng nhiên liệu Biodiesel" được thực hiện để giải quyết vấn đề này.

II. Vấn Đề Thách Thức Ảnh Hưởng Của Biodiesel Đến Phát Thải PAHs

Mục tiêu của nghiên cứu là đo đạc phát thải PAHs từ máy phát điện sử dụng diesel và Biodiesel dầu cọ. Đánh giá sự phân bố của PAHs trong khí thải và xác định hệ số phát thải PAHs của Biodiesel. Nghiên cứu cũng nhằm tìm ra tỉ lệ phối trộn tối ưu của Biodiesel trong diesel. Đối tượng nghiên cứu là PAHs từ khí thải động cơ diesel sử dụng hỗn hợp Biodiesel và diesel ở các tỉ lệ khác nhau. Phạm vi nghiên cứu là đo đạc phát thải PAHs từ máy phát điện diesel ở các điều kiện tải khác nhau và tỉ lệ phối trộn Biodiesel khác nhau.

2.1. Sự khác biệt về thành phần và đặc tính giữa Biodiesel và Diesel

Sự khác biệt về thành phần hóa học và các đặc tính vật lý (như độ nhớt nhiên liệu Biodiesel, hàm lượng oxy) giữa Biodiesel và diesel có thể ảnh hưởng đáng kể đến quá trình đốt cháy và do đó, đến thành phần và lượng khí thải động cơ. Việc nghiên cứu chi tiết các đặc tính này là cần thiết để hiểu rõ hơn về cơ chế hình thành PAHs và các chất ô nhiễm khác trong quá trình đốt cháy Biodiesel.

2.2. Tiềm năng tăng hoặc giảm phát thải PAHs khi sử dụng Biodiesel

Việc sử dụng Biodiesel có thể dẫn đến cả việc tăng và giảm phát thải PAHs so với diesel truyền thống. Một số nghiên cứu cho thấy Biodiesel có thể giảm phát thải bụi mịn và một số PAHs, trong khi những nghiên cứu khác lại ghi nhận sự gia tăng của một số PAHs khác. Điều này phụ thuộc vào nhiều yếu tố như nguồn gốc Biodiesel, công nghệ động cơ, và điều kiện vận hành. Do đó, cần có những nghiên cứu cụ thể để đánh giá tác động thực tế của Biodiesel đến phát thải PAHs.

2.3. Yêu cầu về tiêu chuẩn khí thải PAHs cho động cơ máy phát điện

Hiện nay, các tiêu chuẩn khí thải PAHs cho động cơ máy phát điện ở Việt Nam còn chưa được quy định cụ thể. Việc xây dựng và áp dụng các tiêu chuẩn này là vô cùng quan trọng để kiểm soát phát thải và bảo vệ sức khỏe cộng đồng. Các tiêu chuẩn này cần dựa trên cơ sở khoa học vững chắc và phù hợp với điều kiện thực tế của Việt Nam. Nghiên cứu này sẽ cung cấp dữ liệu quan trọng để hỗ trợ việc xây dựng các tiêu chuẩn khí thải PAHs cho động cơ máy phát điện.

III. Phương Pháp Đo Phát Thải PAHs Quy Trình Phân Tích Mẫu Chi Tiết

Sáu mươi mẫu bụi và sáu mươi mẫu PUF được lấy từ khí thải của 7 loại nhiên liệu Biodiesel từ dầu cọ và diesel ở các tỉ lệ phối trộn khác nhau. PAHs trong bụi được chiết bằng dung môi benzene:ethanol (3:1) và làm sạch bằng chiết lỏng lỏng. PAHs trong PUF được chiết soxhlet bằng hỗn hợp dung môi n-hexane và diethyl ether trong 16 tiếng. Sau đó, nồng độ PAHs được xác định bằng phương pháp sắc ký lỏng cao áp với đầu dò huỳnh quang, pha động là hỗn hợp dung môi metanol và nước.

3.1. Quy trình lấy mẫu PAHs trong pha khí và pha hạt từ khí thải

Việc lấy mẫu PAHs từ khí thải là một bước quan trọng để đảm bảo tính chính xác của kết quả nghiên cứu. Quy trình cần đảm bảo thu thập đầy đủ cả PAHs trong pha khí và pha hạt, đồng thời tránh làm thay đổi thành phần của mẫu trong quá trình thu thập. Sử dụng PUF (Polyurethane foam) để hấp thụ PAHs trong pha khí và bộ lọc để thu giữ PAHs trong pha hạt là phương pháp phổ biến. Quá trình lấy mẫu cũng cần kiểm soát các yếu tố như tốc độ dòng khí, nhiệt độ, và thời gian lấy mẫu.

3.2. Các phương pháp tiền xử lý và chiết tách PAHs hiệu quả

Sau khi lấy mẫu, quá trình tiền xử lý và chiết tách PAHs đóng vai trò quan trọng để loại bỏ các chất gây nhiễu và tập trung PAHs vào dung dịch phân tích. Chiết lỏng-lỏng và chiết Soxhlet là các phương pháp phổ biến. Việc lựa chọn dung môi chiết phù hợp cũng ảnh hưởng đến hiệu suất thu hồi PAHs. Quá trình làm sạch mẫu giúp loại bỏ các chất hữu cơ khác có thể gây nhiễu cho quá trình phân tích.

3.3. Phân tích PAHs bằng sắc ký lỏng cao áp HPLC với đầu dò huỳnh quang

Sắc ký lỏng cao áp (HPLC) với đầu dò huỳnh quang là phương pháp phân tích PAHs hiệu quả, cho phép xác định nồng độ của từng hợp chất PAHs một cách chính xác. Việc lựa chọn cột sắc ký phù hợp và tối ưu hóa chương trình gradient pha động là quan trọng để đạt được độ phân giải tốt. Đầu dò huỳnh quang có độ nhạy cao, cho phép phát hiện PAHs ở nồng độ thấp. Quá trình kiểm soát chất lượng (QC) và kiểm soát đảm bảo (QA) là cần thiết để đảm bảo tính tin cậy của kết quả phân tích.

IV. Kết Quả Phát Thải PAHs Từ Biodiesel So Với Diesel Phân Tích Chi Tiết

Nghiên cứu khảo sát quá trình lấy mẫu PAHs từ khí thải động cơ máy phát điện ở các tỉ lệ phối trộn dầu DO và BDF và các chế độ tải khác nhau. Đồng thời, khảo sát quá trình xử lý và phân tích mẫu PAHs. Đánh giá mức độ ô nhiễm PAHs và bụi trong khí thải động cơ đốt trong. Dự đoán nguồn gốc của PAHs trong không khí từ nồng độ các PAH xác định được.

4.1. Ảnh hưởng của tỉ lệ phối trộn Biodiesel đến nồng độ PAHs

Kết quả nghiên cứu cho thấy có sự biến đổi đáng kể về nồng độ PAHs trong khí thải khi thay đổi tỉ lệ phối trộn Biodiesel. Một số PAHs có thể giảm khi tăng tỉ lệ Biodiesel, trong khi những PAHs khác có thể tăng lên. Cần phân tích chi tiết sự thay đổi của từng hợp chất PAHs để hiểu rõ hơn về cơ chế ảnh hưởng của Biodiesel đến quá trình hình thành PAHs.

4.2. So sánh phát thải PAHs giữa các chế độ tải khác nhau của động cơ

Chế độ tải của động cơ (ví dụ: không tải, tải trung bình, tải cao) có ảnh hưởng lớn đến quá trình đốt cháy và phát thải PAHs. Nghiên cứu cần so sánh phát thải PAHs giữa các chế độ tải khác nhau để xác định chế độ tải nào gây ra phát thải cao nhất. Thông tin này có thể giúp tối ưu hóa hoạt động của động cơ để giảm thiểu phát thải.

4.3. Đánh giá độc tính của PAHs phát thải dựa trên hệ số độc hại tương đương

Không phải tất cả các PAHs đều có độc tính như nhau. Để đánh giá nguy cơ sức khỏe do PAHs gây ra, cần sử dụng hệ số độc hại tương đương (TEFs) để quy đổi nồng độ của từng PAHs về nồng độ tương đương của Benzo[a]pyrene (BaP), một PAHs có độc tính cao. Tổng nồng độ BaP tương đương (BaPeq) được sử dụng để đánh giá mức độ độc hại của hỗn hợp PAHs.

V. Ứng Dụng Tỉ Lệ Phối Trộn Biodiesel Tối Ưu Cho Giảm Phát Thải PAHs

Dựa trên kết quả nghiên cứu, đề xuất tỉ lệ phối trộn tối ưu của Biodiesel trong nhiên liệu diesel. So sánh kết quả với các nghiên cứu khác trên thế giới. Đánh giá tác động của việc sử dụng Biodiesel đến môi trường và sức khỏe cộng đồng.

5.1. Xác định tỉ lệ phối trộn Biodiesel có hiệu quả giảm phát thải PAHs nhất

Mục tiêu quan trọng của nghiên cứu là xác định tỉ lệ phối trộn Biodiesel nào mang lại hiệu quả giảm phát thải PAHs tốt nhất, đồng thời đảm bảo hiệu suất hoạt động của động cơ. Cần xem xét cả yếu tố kinh tế và môi trường khi lựa chọn tỉ lệ phối trộn tối ưu. Tỉ lệ này có thể khác nhau tùy thuộc vào loại động cơ và điều kiện vận hành.

5.2. Đề xuất giải pháp công nghệ để giảm thiểu phát thải PAHs từ động cơ

Ngoài việc sử dụng Biodiesel, có nhiều giải pháp công nghệ khác để giảm thiểu phát thải PAHs từ động cơ, chẳng hạn như cải tiến buồng đốt, sử dụng bộ lọc hạt diesel (DPF), hoặc sử dụng hệ thống xử lý khí thải. Nghiên cứu có thể đề xuất các giải pháp công nghệ phù hợp để giảm thiểu phát thải PAHs từ động cơ máy phát điện.

5.3. Hướng dẫn sử dụng Biodiesel an toàn và hiệu quả cho máy phát điện

Để đảm bảo sử dụng Biodiesel an toàn và hiệu quả cho máy phát điện, cần tuân thủ các hướng dẫn về bảo quản, xử lý, và vận hành. Cần kiểm tra định kỳ và bảo dưỡng máy phát điện để đảm bảo hoạt động ổn định và giảm thiểu phát thải. Thông tin này sẽ giúp người sử dụng Biodiesel tận dụng tối đa lợi ích của nó đồng thời bảo vệ môi trường.

VI. Kết Luận Tương Lai Nghiên Cứu Phát Thải PAHs Từ Biodiesel

Nghiên cứu xác định nồng độ PAHs trong khí thải động cơ sử dụng dầu diesel và Biodiesel dầu cọ. Kết quả cho thấy có sự khác biệt về phát thải PAHs giữa các loại nhiên liệu và các chế độ tải. Nghiên cứu cung cấp cơ sở khoa học cho việc đánh giá tác động của Biodiesel đến môi trường và sức khỏe cộng đồng. Cần có thêm các nghiên cứu sâu hơn để hiểu rõ hơn về cơ chế hình thành PAHs và tìm ra các giải pháp giảm thiểu phát thải hiệu quả.

6.1. Tóm tắt kết quả chính và ý nghĩa của nghiên cứu về phát thải PAHs

Nghiên cứu này đã cung cấp những bằng chứng quan trọng về tác động của Biodiesel đến phát thải PAHs từ động cơ máy phát điện. Kết quả này có thể được sử dụng để xây dựng các chính sách và biện pháp kiểm soát ô nhiễm không khí hiệu quả hơn. Đồng thời, nghiên cứu cũng góp phần nâng cao nhận thức cộng đồng về tầm quan trọng của việc sử dụng các nguồn năng lượng sạch hơn.

6.2. Hướng nghiên cứu tiếp theo về ảnh hưởng của Biodiesel thế hệ mới

Biodiesel đang tiếp tục được phát triển với các thế hệ mới hơn, sử dụng các nguồn nguyên liệu đa dạng hơn và có các đặc tính được cải thiện. Cần có những nghiên cứu tiếp theo để đánh giá tác động của Biodiesel thế hệ mới đến phát thải PAHs và các chất ô nhiễm khác. Điều này sẽ giúp đảm bảo rằng việc sử dụng Biodiesel thực sự mang lại lợi ích về môi trường.

6.3. Kiến nghị về chính sách khuyến khích sử dụng nhiên liệu sạch

Để khuyến khích sử dụng nhiên liệu sạch, cần có các chính sách hỗ trợ và ưu đãi từ chính phủ. Điều này có thể bao gồm các khoản trợ cấp cho sản xuất Biodiesel, các quy định về tiêu chuẩn khí thải, và các chương trình giáo dục cộng đồng. Việc tạo ra một thị trường ổn định cho nhiên liệu sạch sẽ thúc đẩy sự phát triển của ngành công nghiệp này và góp phần cải thiện chất lượng không khí.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Theo báo cáo Chỉ số Hiệu suất Môi trường (EPI) công bố bởi Đại học Yale và Đại học Columbia, Việt Nam từng nằm trong nhóm 10 quốc gia có chất lượng không khí ô nhiễm nhất, trong đó Thành phố Hồ Chí Minh là điểm nóng chịu áp lực lớn từ khí thải công nghiệp và giao thông đô thị. Khí thải từ động cơ đốt trong sử dụng nhiên liệu hóa thạch không chỉ chứa các chất ô nhiễm thông thường như CO, SO2, NOx và bụi mịn (PM), mà còn phát sinh các hợp chất hydrocarbon thơm đa vòng (PAHs) – nhóm chất hữu cơ sinh ra từ quá trình cháy không hoàn toàn với khả năng gây đột biến gen và ung thư phổi nghiêm trọng ở người. Mặc dù các quy định kiểm soát khí thải như tiêu chuẩn Euro II đã được áp dụng từ năm 2007 theo TCVN 6438:2005, việc nghiên cứu định lượng chuyên sâu về phát thải PAHs từ động cơ diesel tại Việt Nam vẫn còn nhiều khoảng trống thực nghiệm.

Luận văn thạc sĩ chuyên ngành Công nghệ Môi trường của tác giả Lê Xuân Vĩnh, thực hiện dưới sự hướng dẫn khoa học của TS. Tô Thị Hiền tại Trường Đại học Bách khoa – Đại học Quốc gia TP.HCM từ tháng 1/2013 đến tháng 11/2013, tập trung giải quyết bài toán cấp bách này. Mục tiêu cốt lõi của đề tài là đo đạc, đánh giá phát thải bụi và 15 hợp chất PAHs đặc trưng từ động cơ máy phát điện diesel KAMA-KDE3500T (công suất định mức 3.86 kW) khi sử dụng dầu diesel truyền thống phối trộn với biodiesel dầu cọ. Nghiên cứu khảo sát toàn diện trên 7 tỷ lệ phối trộn gồm B0 (0% biodiesel), B10, B20, B30, B50, B75 và B100 (100% biodiesel) tại 3 chế độ tải: không tải (0 kW), tải 1.5 kW và tải 2.5 kW. Kết quả nghiên cứu cung cấp bộ số liệu thực nghiệm chuẩn xác về hệ số phát thải (EFPAHs) và độc tính tương đương Benzo[a]pyrene (BaPeq), làm cơ sở khoa học vững chắc để khẳng định tỷ lệ phối trộn B20 là giải pháp nhiên liệu sạch tối ưu cho hệ thống năng lượng dự phòng đô thị.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng trên nền tảng lý thuyết phản ứng chuyển hóa este (transesterification) chất béo triglyceride từ dầu cọ tự nhiên thành các monoalkyl ester của acid béo (FAME) sử dụng xúc tác kiềm KOH và dung môi methanol. Biodiesel dầu cọ có chỉ số cetane đạt 58 (vượt trội so với mức 52 của dầu diesel DO), chứa khoảng 11% oxy nội tại và không chứa vòng thơm trong cấu trúc nguyên liệu, tạo tiền đề hóa học thuận lợi cho quá trình cháy hoàn toàn.

Bên cạnh đó, luận văn áp dụng lý thuyết nhiệt phân (pyrolysis) và ngưng tụ nhiệt (pyrosynthesis) để giải thích cơ chế hình thành PAHs trong buồng đốt diesel ở nhiệt độ 500 - 700°C. Để định lượng mức độ nguy hại sức khỏe, mô hình hệ số độc tính tương đương (TEFs) đề xuất bởi Nisbet và LaGoy (1992) được sử dụng để quy đổi tổng nồng độ 15 hợp chất PAHs về nồng độ tương đương Benzo[a]pyrene (CBaPeq). Nghiên cứu chuẩn hóa 4 khái niệm chuyên ngành then chốt: nhóm PAHs phân tử lượng thấp (LMW-PAHs, 2-3 vòng benzen), nhóm phân tử lượng trung bình (MMW-PAHs, 4 vòng), nhóm phân tử lượng cao (HMW-PAHs, 5-6 vòng), và hợp phần hữu cơ hòa tan (SOF) trong muội than phát thải.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu thực nghiệm được thu thập trực tiếp tại Phòng thí nghiệm Công nghệ Môi trường (Cơ sở Linh Trung, Thủ Đức) với tổng quy mô cỡ mẫu gồm 60 mẫu bụi pha hạt và 60 mẫu xốp Polyurethane (PUF) hấp phụ pha khí, tương ứng với 120 mẫu phân tích độc lập. Phương pháp chọn mẫu áp dụng kỹ thuật lấy mẫu đẳng tốc theo tiêu chuẩn US-EPA TO-13A, sử dụng thiết bị lấy mẫu denuder URG-2000-30AE kết hợp hệ thống kiểm soát lưu lượng khối vi sai (Mass Flow Controller - MFC) ở lưu lượng ổn định 5.0 L/phút trong thời gian 10 phút mỗi mẻ đo. Hiện tượng thất thoát mẫu (breakthrough) được kiểm soát nghiêm ngặt với hệ số đánh giá B% luôn duy trì dưới ngưỡng 20%.

Quá trình tiền xử lý mẫu tuân thủ quy trình chuẩn: màng lọc sợi thủy tinh 47 mm được nung khử tạp chất ở 400°C trong 8 giờ, còn xốp PUF được làm sạch liên tục bằng phương pháp chiết Soxhlet trong 16 giờ với dung dịch diethyl ether 5% trong n-hexane. Định lượng PAHs được thực hiện trên hệ thống sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC) tích hợp đầu dò huỳnh quang đa bước sóng (FLD), sử dụng chương trình gradient pha động methanol - nước. Lý do lựa chọn HPLC-FLD thay vì các đầu dò thông thường là nhờ độ nhạy quang học cực cao đối với các cấu trúc vòng thơm phát huỳnh quang tự nhiên, khả năng triệt tiêu triệt để nhiễu nền từ dầu bôi trơn động cơ và giới hạn định lượng đạt đến cấp độ nanogram. Toàn bộ chuỗi dữ liệu thực nghiệm được thu thập, xử lý thống kê và kiểm chuẩn lặp lại trong suốt lộ trình 11 tháng nghiên cứu.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Nghiên cứu đã ghi nhận 4 phát hiện thực nghiệm có ý nghĩa khoa học và thực tiễn sâu sắc:

Thứ nhất, quy luật phát thải bụi tổng (PM) có tính phi tuyến tính theo tỷ lệ phối trộn. Khi tăng nồng độ biodiesel dầu cọ từ 0% (B0) lên 20% (B20), nồng độ bụi phát thải giảm rõ rệt tại cả 3 chế độ tải; tuy nhiên, khi tiếp tục nâng tỷ lệ phối trộn từ 30% lên 100% (B100), lượng bụi lại có xu hướng tăng trở lại do sự gia tăng mạnh của hợp phần hữu cơ hòa tan (SOF) bám trên hạt muội than.

Thứ hai, sự phân bố pha khí và pha hạt của 15 hợp chất PAHs thể hiện tính phân cực rõ rệt theo khối lượng phân tử. Pha khí chiếm ưu thế áp đảo về tổng nồng độ phát thải, trong đó các hợp chất LMW-PAHs (2-3 vòng như Naphthalene, Fluorene, Phenanthrene) chiếm hơn 90% ở pha khí và trên 50% ở pha hạt. Ngược lại, các hợp chất có độc tính nguy hiểm HMW-PAHs (5-6 vòng như Benzo[a]pyrene, Indeno[1,2,3-cd]pyrene, Dibenzo[a,h]anthracene) chỉ phân bố 100% trên pha hạt bụi.

Thứ ba, hệ số phát thải PAHs (EFPAHs) suy giảm vượt trội khi sử dụng nhiên liệu sinh học. Ở chế độ không tải, EFPAHs của các hỗn hợp B10 đến B100 giảm trung bình 11.6% so với dầu DO nguyên chất (B0). Khi vận hành ở chế độ có tải 1.5 kW, mức giảm EFPAHs dao động ấn tượng từ 12.4% lên tới 79.0% đối với các mẫu thử nghiệm. Tại chế độ tải nặng 2.5 kW, mức cắt giảm phát thải PAHs vẫn duy trì ổn định ở mức 25.9% đối với hỗn hợp từ B10 đến B75.

Thứ tư, độc tính tương đương BaPeq suy giảm liên tục khi gia tăng hàm lượng biodiesel, chứng minh nhiên liệu sinh học giúp giảm mạnh rủi ro phơi nhiễm ung thư từ khí xả động cơ máy phát điện.

Thảo luận kết quả

Cơ chế giảm phát thải PAHs khi phối trộn biodiesel bắt nguồn từ hàm lượng oxy phân tử (khoảng 11%) sẵn có trong cấu trúc este của dầu cọ và trị số cetane cao (58 đơn vị). Lượng oxy bổ sung này kích thích phản ứng cháy diễn ra triệt để hơn ngay tại vùng lõi tia phun, rút ngắn thời gian cháy trễ và ngăn chặn quá trình nhiệt phân các gốc hydrocarbon tự do thành vòng benzen tiền thân. Tuy nhiên, ở các tỷ lệ pha trộn cao như B50 đến B100, độ nhớt động học của nhiên liệu tăng lên mức 4.84 mm2/s (so với 2.87 mm2/s của dầu diesel), làm giảm chất lượng phun sương và tăng kích thước hạt nhiên liệu, dẫn đến sự gia tăng nồng độ bụi hữu cơ chưa cháy hết.

Các dữ liệu thực nghiệm trong luận văn được mô hình hóa trực quan qua hệ thống biểu đồ cột biểu diễn biến thiên của hệ số EFPAHs theo từng mức tải, kết hợp bảng ma trận phân bố nồng độ 15 hợp chất PAHs ở hai pha khí - hạt. Khi so sánh với các công bố quốc tế của Yuan-Chung Lin và Hsi-Hsien Yang trên các dòng động cơ diesel cùng phân khúc, xu hướng giảm nồng độ PAHs và điểm cắt giảm bụi tối ưu tại tỷ lệ phối trộn B20 của nghiên cứu hoàn toàn tương đồng. Điều này khẳng định tính chính xác của mô hình thử nghiệm và tính khả thi khi áp dụng B20 vào thực tế.

Đề xuất và khuyến nghị

Dựa trên kết quả đo đạc thực nghiệm toàn diện, luận văn đưa ra 4 nhóm giải pháp kỹ thuật và chính sách trọng tâm:

1. Chuẩn hóa ứng dụng nhiên liệu B20 cho hệ thống máy phát điện công nghiệp: Ban hành quy định kỹ thuật khuyến khích các tòa nhà thương mại, bệnh viện và khu công nghiệp chuyển đổi sang sử dụng nhiên liệu phối trộn B20 (20% biodiesel dầu cọ + 80% diesel DO 0.05S). Mục tiêu cụ thể là giảm tối thiểu 20% nồng độ phát thải bụi mịn PM và cắt giảm từ 30% đến 50% tổng lượng phát thải PAHs độc hại. Lộ trình triển khai thí điểm trong vòng 12 đến 24 tháng tới, do Tập đoàn Điện lực và Hiệp hội Năng lượng phối hợp thực hiện.
2. Hoàn thiện khung quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về kiểm soát khí thải độc hại: Kiến nghị Bộ Tài nguyên và Môi trường bổ sung chỉ tiêu giới hạn phát thải PAHs và nồng độ tương đương Benzo[a]pyrene (CBaPeq dưới ngưỡng 0.5 µg/m3) vào các quy chuẩn môi trường thay thế cho TCVN 6438:2005. Timeline thực hiện trong giai đoạn 2025-2027, chủ trì bởi Cục Kiểm soát ô nhiễm môi trường.
3. Nâng cấp công nghệ tinh chế và ổn định hóa chất lượng biodiesel dầu cọ: Đẩy mạnh đầu tư dây chuyền transester hóa đạt chuẩn chất lượng quốc tế EN 590 và QCVN 01:2009/BKHCN, đảm bảo hàm lượng methyl ester đạt độ tinh khiết trên 98.5% và duy trì độ nhớt ổn định trong khoảng 3.5 - 4.8 mm2/s nhằm triệt tiêu hiện tượng tăng hợp phần hữu cơ hòa tan SOF. Thời gian triển khai liên tục từ năm 2024 đến 2026 bởi các doanh nghiệp hóa dầu trong nước.
4. Thiết lập mạng lưới quan trắc và kiểm định phát thải định kỳ: Triển khai kiểm tra khí thải định kỳ 6 tháng/lần đối với 100% các tổ máy phát điện công suất trên 250 kVA hoạt động tại các đô thị loại 1, bắt buộc lắp đặt hệ thống bẫy bụi kết hợp vật liệu xúc tác hấp phụ PAHs pha khí. Chủ thể quản lý là Sở Tài nguyên và Môi trường các tỉnh, thành phố từ quý IV/2025.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Nội dung và dữ liệu thực nghiệm của luận văn là tài liệu tham khảo giá trị cho 4 nhóm đối tượng chuyên môn:

1. Kỹ sư cơ khí động lực và chuyên viên vận hành trạm phát điện: Cung cấp thông số vận hành buồng đốt của máy phát điện KAMA-KDE3500T khi sử dụng nhiên liệu phối trộn B20, giúp tối ưu hóa góc phun sớm, kiểm soát suất tiêu hao nhiên liệu và giảm 15 - 25% chi phí bảo dưỡng cặn muội than định kỳ.
2. Cơ quan hoạch định chính sách và nhà quản lý môi trường: Cung cấp cơ sở dữ liệu khoa học về hệ số phát thải EFPAHs và mức suy giảm độc tính BaPeq tới 79% để xây dựng lộ trình bắt buộc phối trộn nhiên liệu sinh học quốc gia và hoàn thiện khung pháp lý về tiêu chuẩn khí thải Euro 4, Euro 5.
3. Doanh nghiệp sản xuất và phân phối nhiên liệu sinh học: Cung cấp các tiêu chuẩn phân tích độ tinh khiết FAME, nhiệt trị (39.9 MJ/kg) và độ nhớt để hoàn thiện công thức pha chế B20 thương mại, phục vụ việc đăng ký cấp chứng chỉ giảm phát thải carbon theo cơ chế thị trường.
4. Giảng viên, nghiên cứu sinh và học viên cao học ngành Kỹ thuật Môi trường: Cung cấp quy trình phân tích chuẩn mực 15 hợp chất PAHs bằng HPLC-FLD theo tiêu chuẩn US-EPA TO-13A với bộ dữ liệu 120 mẫu đo, làm nền tảng học thuật vững chắc cho các đề tài nghiên cứu mở rộng trên các nguồn sinh khối mới.

Câu hỏi thường gặp

Tại sao nghiên cứu lại đề xuất tỷ lệ phối trộn B20 là phương án tối ưu nhất?

Thực nghiệm đo đạc trên máy phát điện KAMA-KDE3500T khẳng định hỗn hợp B20 (20% biodiesel dầu cọ) tạo ra điểm cân bằng kỹ thuật hoàn hảo: vừa đạt mức giảm phát thải bụi mịn PM cao nhất, vừa cắt giảm hệ số phát thải EFPAHs từ 12.4% đến 25.9% tùy chế độ tải mà không làm tăng độ nhớt hay gây tổn hao công suất định mức 3.86 kW của động cơ.

Khí thải máy phát điện diesel phát sinh PAHs ở những pha nào và pha nào nguy hiểm hơn?

Trong 15 hợp chất khảo sát, PAHs phân bố ở cả pha khí và pha hạt. Pha khí chiếm hơn 90% tổng nồng độ phát thải nhưng chủ yếu là các chất phân tử lượng thấp (LMW, 2-3 vòng). Ngược lại, pha hạt tuy chiếm tỷ trọng nhỏ hơn nhưng lại giữ 100% các hợp chất phân tử lượng lớn (HMW, 5-6 vòng) như Benzo[a]pyrene có độc tính gây ung thư tế bào cực kỳ cao.

Cơ chế nào giúp biodiesel dầu cọ cắt giảm hiệu quả lượng PAHs sinh ra từ động cơ?

Biodiesel dầu cọ có nguồn gốc este hóa thực vật tự nhiên, chứa sẵn khoảng 11% oxy liên kết và hoàn toàn không chứa vòng benzen trong nguyên liệu thô. Nguồn oxy này giúp buồng đốt đạt nhiệt độ 500 - 700°C cháy kiệt hơn, ức chế quá trình nhiệt phân tạo muội than và giảm tới 79% hệ số phát thải PAHs ở mức tải 1.5 kW so với dầu diesel khoáng.

Vì sao khi sử dụng tỷ lệ biodiesel cao từ B50 đến B100 thì lượng phát thải bụi tổng lại tăng?

Khi tỷ lệ biodiesel vượt quá 20%, độ nhớt của hỗn hợp tăng lên mức 4.84 mm2/s khiến các tia phun sương nhiên liệu kém tơi mịn, dẫn đến quá trình bay hơi không hoàn toàn. Điều này làm gia tăng lượng hợp phần hữu cơ hòa tan (SOF) bám dính trên muội than, khiến tổng khối lượng bụi phát thải tăng từ 5% đến 15% so với B0.

Ưu điểm vượt trội của phương pháp HPLC đầu dò huỳnh quang (FLD) trong phân tích PAHs là gì?

Phương pháp HPLC-FLD áp dụng trên 120 mẫu thực nghiệm mang lại độ chọn lọc quang học rất cao nhờ thiết lập bước sóng kích thích và phát xạ riêng biệt cho từng chất. Phương pháp này cho phép định lượng chính xác 15 hợp chất PAHs ở nồng độ vết cực nhỏ (cấp nanogram), triệt tiêu hoàn toàn các tín hiệu nhiễu từ dầu nhớt và phụ gia bôi trơn.

Kết luận

Luận văn thạc sĩ của tác giả Lê Xuân Vĩnh đã giải quyết trọn vẹn bài toán đánh giá định lượng phát thải chất độc hại từ động cơ đốt trong sử dụng năng lượng tái tạo thông qua 5 kết luận cốt lõi:

• Thiết lập thành công hệ thống dữ liệu thực nghiệm toàn diện về đặc tính phát thải bụi và 15 hợp chất PAHs trên máy phát điện KAMA-KDE3500T với 7 tỷ lệ phối trộn biodiesel dầu cọ (B0 đến B100) qua 3 chế độ tải vận hành.
• Chứng minh việc bổ sung biodiesel dầu cọ giúp cắt giảm tới 79.0% hệ số phát thải PAHs (EFPAHs) và làm suy giảm đáng kể chỉ số độc tính tương đương Benzo[a]pyrene (BaPeq) trong khí xả.
• Khẳng định tỷ lệ phối trộn B20 (20% biodiesel dầu cọ + 80% dầu diesel) là giải pháp nhiên liệu tối ưu nhất về mặt kỹ thuật và môi trường, giúp triệt tiêu bụi mịn và bảo toàn công suất động cơ 3.86 kW.
• Chuẩn hóa thành công quy trình lấy mẫu denuder URG-2000-30AE và phân tích sắc ký HPLC-FLD theo tiêu chuẩn US-EPA TO-13A với 120 mẫu thử nghiệm, kiểm soát hệ số thất thoát mẫu B% luôn dưới 20%.
• Đề xuất lộ trình trong giai đoạn 2025-2027 cần sớm thể chế hóa tiêu chuẩn khí thải PAHs và nhân rộng việc sử dụng B20 trong công nghiệp. Hãy liên hệ với các đơn vị tư vấn môi trường uy tín để triển khai lộ trình chuyển đổi nhiên liệu sạch ngay hôm nay!

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1. Giới thiệu về động cơ diesel, nhiên liệu biodiesel, biodiesel dầu cọ 1. Động cơ diesel Động cơ diesel là một loại động cơ đốt trong hoạt động theo nguyên tắc nhiên liệu tự bốc cháy khi phun vào buồng đốt chứa không khí bị nén đến áp suất và nhiệt độ đủ cao. Động cơ diesel do kỹ sư người Đức, Rudolf Diesel phát minh vào năm 1892 và được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp như dùng làm động cơ cho ô tô vận tải, đầu máy xe lửa, tàu thủy, máy nông nghiệp, máy phát điện… Động cơ diesel được sản xuất thành nhiều loại: với kích thước, công suất, tốc độ khác nhau và có thể được chia thành 3 nhóm như Bảng 1.1: Phân loại động cơ diesel theo tốc độ vòng quay Tốc độ Loại Điều kiện vận hành Phạm vi sử dụng (rpm) Tải trọng lớn, tốc độ Máy đẩy tàu thủy, máy Tốc độ thấp < 375 không đổi.

Máy phụ của tàu thủy, Tốc độ trung Tải trọng khá cao, tốc 375 - 1000 máy phát điện cố định, bình độ tương đối ổn định. Tốc độ và tải trọng Giao thông vận tải, xe Tốc độ cao >1000 thay đổi. lửa, máy xây dựng. Động cơ diesel có nhiều ưu điểm được thể hiện qua các thông số sau: - Động cơ diesel có tỉ số nén cao hơn so với động cơ xăng, nên cho công suất lớn hơn khi sử dụng cùng một lượng nhiên liệu.

- Nhiên liệu diesel rẻ tiền hơn xăng do không phải qua các quá trình sản xuất. - Khí thải động cơ diesel không độc hại bằng khí thải động cơ xăng, do nhiên liệu diesel không cần có phụ gia [9]. 6 Nguyên lý hoạt động: Nguyên lý hoạt động của động cơ diesel là dựa trên nhiệt nén làm bốc cháy nhiên liệu. Khi không khí được nén tới áp lực 41.5 kg/cm2, nhiên liệu được tiêm vào buồng đốt.

Tại áp lực này nhiệt độ trong buồng nén đạt ít nhất là 500oC, nhiệt độ này đủ làm bốc cháy nhiên liệu và khí dãn nở làm tăng áp lực trên 70 kg/cm2. Áp lực này tác động lên piston và làm động cơ chuyển động [9].1: Cấu tạo buồng đốt của động cơ diesel Hoạt động của động cơ diesel thực hiện theo 4 chu kỳ: nạp (hút), nén, cháy và giãn nở và thải (xả). Khi piston đi từ điểm chết trên (ĐCT) xuống điểm chết dưới (ĐCD), van nạp mở ra, không khí được hút vào xylanh, sau đó van nạp đóng lại, piston lại đi từ ĐCD lên ĐCT thực hiện quá trình nén không khí. Do bị nén, áp suất tăng dẫn đến nhiệt độ trong buồng đốt có thể tăng lên đến 500 - 7000C.

Khi piston đến gần ĐCT, nhiên liệu được phun vào buồng đốt (nhờ bơm cao áp) dưới dạng sương và được phối trộn với không khí. Sau đó, hỗn hợp giữa nhiên liệu và không khí sẽ tự bốc cháy ở nhiệt độ 7 cao. Áp suất tăng mạnh đẩy piston từ ĐCT xuống ĐCD thực hiện quá trình giãn nở sinh công có ích và truyền qua hệ thống thanh truyền làm chạy máy. Piston lại đi từ ĐCD lên ĐCT để thải sản phẩm cháy ra ngoài qua van thải và tiếp tục thực hiện quá trình mới [9].

Chu kỳ hoạt động của động cơ diesel 4 kỳ có thể được tóm tắt như Hình 1.2: Chu kỳ hoạt động của động cơ 4 kỳ 1. Nhiên liệu diesel Nhiên liệu diesel (DO - Diesel Oil) là một loại nhiên liệu lỏng, nặng hơn dầu lửa và xăng, được sản xuất chủ yếu từ phân đoạn gasoil và là sản phẩm của quá trình chưng cất trực tiếp từ dầu thô lấy phân đoạn nhiệt độ sôi từ 250oC đến 350oC. Thành phần hóa học chính của nhiên liệu diesel là các n-parafin, iso-prafin và rất ít hydrocarbon thơm. Ngoài hydrocarbon hai vòng còn có những chất có ba vòng và hỗn hợp phức tạp khác.

Nồng độ lưu huỳnh chủ yếu ở dạng disulfur dị vòng, các chất chứa oxy ở dạng acid naphthenic và các dạng phenol như dimethylphenol. Để đặc trưng cho khả năng tự bốc cháy của nhiên liệu diesel, người ta sử dụng đại lượng trị số cetane. Trị số cetane là đơn vị đo quy ước cho khả năng tự bắt lửa của nhiên liệu diesel, là một số nguyên, có giá trị đúng bằng giá trị của hỗn hợp chuẩn có cùng khả năng tự bắt cháy. Hỗn hợp chuẩn này gồm 2 hydrocarbon: n-cetane (C16H34) quy định là 100 có khả năng tự bắt cháy tốt và -methylnaphlen (C11H10) quy định là 0, có khả năng tự bốc cháy kém.

Để đánh giá chất lượng của nhiên liệu diesel ngoài trị số cetane người ta còn sử dụng hàng loạt các thông số khác như: tỉ trọng, độ nhớt, nồng độ lưu huỳnh, nhiệt độ chớp cháy [9]. Nhiên liệu biodiesel dầu cọ Biodiesel hay còn gọi là “diesel sinh học” (viết tắt là BDF) là những monoalkyl của các acid béo thu được từ nguyên liệu ban đầu là chất béo (dầu thực vật hoặc mỡ động vật). “Bio” chỉ nguồn gốc sinh học của nhiên liệu này, trái ngược với nhiên liệu diesel từ dầu mỏ, còn “diesel” nói lên công dụng của nó là sử dụng làm nhiên liệu cho động cơ diesel. Do đó, BDF có thể dùng ở dạng nguyên chất hay phối trộn với dầu DO ở những tỉ lệ thể tích khác nhau [41].

Hiện tại, biodiesel được xem là nhiên liệu thay thế nhiên liệu hóa thạch do những đặc tính hóa lý của nó tương thích với nhiên liệu diesel, những lợi ích về môi trường và “khả năng tái tạo” chu trình carbon khép kín của nó. Hiện nay, trên thế giới nguồn nguyên liệu chủ yếu để tổng hợp BDF là dầu thực vật (dầu đậu nành, dầu hạt hướng dương, dầu cọ, dầu hạt nho, dầu dừa, dầu mè,…), mỡ động vật (mỡ cá, mỡ gia súc, dầu mỡ phế thải). Trong đó, BDF được tổng hợp từ dầu cọ chiếm hơn 40% tổng BDF được sản xuất từ các nguồn khác nhau. Dầu cọ Dầu cọ được sản xuất từ cây cọ dầu thuộc họ cau (Elaeis).

Cọ dầu có hai loài với tên khoa học là Elaeis guineensis (có nguồn gốc từ miền tây Châu Phi) và Elaeis Oleifera (có nguồn gốc từ Trung và Nam Mỹ). Chi cọ dầu Elaeis thuộc họ Arecaceae, bộ Arecales, lớp Liliopsida, ngành Magnoliophyta. Cây cọ dầu trưởng thành có thể cao 20 m. Lá thuộc loại lá lông chim, dài từ 3 – 5 m.

Hoa mọc thành cụm; mỗi hoa có ba đài hoa và ba cánh hoa. Cọ dầu được trồng để lấy các buồng quả. Sau thu hoạch, buồng quả (cùi thịt, hạt) được dùng để sản xuất xà phòng và dầu thực vật trong thực phẩm và làm nhiên liệu để sản xuất BDF. Mỗi hecta cọ dầu được thu hoạch quanh năm sẽ cho khoảng 10 tấn quả, từ đó có thể sản xuất được 3 tấn dầu cọ từ vỏ quả và 250 kg dầu cọ từ hạt và 500 kg bã hạt.

Bã được dùng làm thức ăn cho gia súc, gia cầm. Dầu cọ giàu vitamin K và vi lượng magnesium ở dạng dễ tiêu hoá. Dầu cọ chứa khoảng 43% chất béo no, 43% chất béo chưa no đơn chức và 13% chất béo chưa no đa chức [14]. 9 Hiện tại, Malaysia là nước trồng nhiều cọ dầu nhất trên thế giới, diện tích trồng cọ dầu trên 20 000 km2 với sản lượng 3.

Lượng dầu cọ do Malaysia xuất khẩu năm 1995 là 2.2: Thành phần acid béo trong dầu cọ [59] Tên acid Công thức hóa học Tỉ lệ (%) Palmitic CH3(CH2)4COOH 40.3 Stearic CH3(CH2)16COOH 3.1 Oleic CH3(CH2)7CH=CH(CH2)7COOH 43.4 Linoleic CH3(CH2)4CH=CH-CH2-CH=CH(CH2)7COOH 13.2 Acid béo no 43.4 Acid béo không no 56. Một số tính chất của nhiên liệu biodiesel dầu cọ Kết quả nghiên cứu cho thấy một số tính chất của BDF dầu cọ sau phản ứng transester hóa thích hợp cho động cơ diesel hơn dầu cọ thô. Độ nhớt của sản phẩm giảm khoảng 82% so với dầu thô khi mới ép, tỉ trọng gần bằng với tỉ trọng của nhiên liệu diesel và thấp hơn dầu thô ban đầu và acid béo tự do và chỉ số acid cũng giảm.3 ta nhận thấy, BDF dầu cọ có độ nhớt 4.84 mm2/s, điểm chớp cháy 1670C và nhiệt trị 39.9 MJ/kg đạt yêu cầu sử dụng cho động cơ diesel.3: Tính chất lý hóa của nhiên liệu diesel, dầu cọ và BDF dầu cọ [32, 65] Chỉ số Nhiên liệu diesel Dầu cọ BDF từ dầu cọ Độ nhớt động học mm2/s 2.87 Điểm chớp cháy,0C 50 193 167 Nhiệt trị, MJ/kg 45.9 Chỉ số cetane 52 49 58 Nồng độ sulfur (mg/kg) 0.006 Acid béo tự do - 3.5 Chỉ số acid - 6. Giới thiệu về hợp chất hydrocarbon thơm đa vòng PAHs là những hydrocarbon thơm đa vòng được cấu tạo từ một số nhân benzene (có ít nhất 2 vòng benzene trong phân tử) đính trực tiếp với nhau.

Chúng là sản phẩm của quá trình đốt cháy không hoàn toàn của một số nhiên liệu như than đá, dầu mỏ, khí đốt hay của một số các chất hữu cơ khác như rác thải sinh hoạt, thuốc lá, từ các hoạt động công nghiệp và các hoạt động khác của con người [15]. Hơn 150 loại PAHs đã được phát hiện trong khói thuốc lá và đặc biệt là hơn 100 loại PAHs đã được phát hiện ở các cấp hạt trong khí quyển. Một số PAHs và sản phẩm phân hủy của chúng là các hợp chất có khả năng gây ung thư, đột biến và dị ứng đe dọa đến sức khỏe của con người [34]. Trong môi trường tự nhiên PAHs thường tồn tại dưới dạng hỗn hợp phức tạp.

Ở dạng tinh khiết, PAHs thường tồn tại ở dạng rắn không màu, trắng hoặc màu vàng. Chúng có thể có mùi hoặc mùi rất nhạt. Mặc dù ảnh hưởng của mỗi PAHs đối với sức khỏe con người không hoàn toàn giống nhau, tuy nhiên Ủy ban Bảo vệ sức khỏe con người Hoa kỳ đã chọn ra 15 PAH điển hình cần quan tâm nhiều là: Naphthalene , Acenaphthene, Fluorene, Phenanthrene, Anthracene, Fluoranthene, Pyrene, Benzo[a]anthracene, Chrysene, Benzo[b]fluoranthene, Benzo[k]fluoranthene, Benzo[a]pyrene, Dibenz[a,h]anthracene , Benzo[g,h,i]perylene, và Indeno[1,2,3- 11 cd]pyrene. Chúng được quan tâm vì phân bố rộng rãi trong môi trường và có khả năng gây ưng thư cho con người [15].3: Cấu trúc phân tử của 15 PAHs điển hình Hợp chất hydrocarbon thơm đa vòng là các hợp chất không phân cực hoặc ít phân cực.

Do đó, chúng ít tan trong nước. Một số tính chất chung của nhóm PAHs là: • Độ tan của PAHs giảm khi khối lượng phân tử tăng. • Sự thay thế của nhóm alkyl trên vòng thơm làm giảm độ tan của PAHs. • Những phân tử có cấu trúc thẳng hàng thường ít tan hơn các phân tử có góc cạnh.

Một số thông số hóa lý của PAHs được nêu trong Bảng 1.4: Một số thông số hóa lý của PAHs Nhiệt độ Nhiệt Áp suất Số Phân tử nóng độ sôi hơi ở Tên gọi CTPT Màu vòng lượng chảy (oC) 25 oC (oC) (Pa) Naphthalene C12H8 2 Trắng 128.6×10-2 màu Anthracene Không C14H10 3 178.4 342 8×10-4 màu Fluoranthene Vàng C16H10 4 202.