Phân tích và chiết tách Limonene từ sản phẩm nhiệt phân các nguồn cao su phế thải

- LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC PHÂN TÍCH VÀ CHIẾT TÁCH LIMONENE TỪ SẢN PHẨM NHIỆT PHÂN CÁC NGUỒN CAO SU PHẾ THẢI NGÀNH: HÓA HỌC PHÂN TÍCH MÃ SỐ: NGUYỄN PHÚC HẢI Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS NGUYỄN HỮU TRỊNH Hà Nội 2009 Luận văn thạc sĩ khoa học Nguyễn Phúc Hải - Hóa cơ bản LỜI CẢM ƠN Qua thời gian nghiên cứu, luận văn tốt nghiệp cao học với đề tài.
- Phân tích và chiết tách Limonene từ sản phẩm nhiệt phân các nguồn cao su phế thải’’ được hoàn thành tại Bộ môn Công nghệ Hữu cơ – Hóa dầu, Bộ môn Hóa Phân tích, Khoa Công nghệ Hóa học, trường Đại học Bách Khoa Hà Nội từ 3/2009 đến 10/2009.
- TỔNG QUAN VỀ RÁC THẢI RẮN VÀ LOẠI NGUYÊN LIỆU CAO SU I.
- Tình hình rác thải rắn trong và ngoài nước I.1 Rác thải trên toàn thế giới I.2 Tình hình rác thải ở Việt Nam II.
- Tình hình rác thải có nguồn gốc cao su II.1 Tình hình rác thải cao su trên toàn thế giới II.2 Tình hình rác thải cao su ở Việt Nam II.3 Các vấn đề bệnh tật liên quan đến cao su phế thải III.
- Giới thiệu chung về nguyên vật liệu cao su III.1 Cao su thiên nhiên III.2 Cao su izopren III.3.
- Cao su Butadien III.4.
- Cao su Butadien Nitryl III.5.
- Cao su Butadien Styren III.6.
- Cao su Cloropren III.7.
- Các loại cao su khác III.8.
- Các chất phối hợp cho cao su CHƯƠNG II.
- TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH XÝ LÝ VÀ TÁI CHẾ RÁC THẢI CAO SU THU NHIÊN LIỆU VÀ NGUYÊN LIỆU I.
- Nhiệt phân cao su phế thải.
- Hóa lỏng cao su I.2.
- Dây chuyền nhiệt phân săm lốp cao su phế thải II.
- Một số nghiên cứu nhiệt phân cao su phế thải thu cấu tử quí Limonene và Ete Limonene ở các trường Đại học trên thế giới CHƯƠNG III.
- Thu Limonene từ phương pháp nhiệt phân cao su III.2.
- QUÁ TRÌNH NHIỆT PHÂN CAO SU PHẾ THẢI THU SẢN PHẨM CHỨA LIMONENE I.
- Cơ chế của quá trình nhiệt phân cao su III.
- Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình nhiệt phân thu sản phẩm chứa Limonene III.1.
- Sản phẩm của quá trình nhiệt phân Luận văn thạc sĩ khoa học Nguyễn Phúc Hải - Hóa cơ bản PHẦN II THỰC NGHIỆM I.
- Nhiệt phân phế thải cao su II.1 Nguyên liệu II.2 Trình tự tiến hành thí nghiệm.
- Xác định khoảng nhiệt độ nhiệt phân II.2.1.2.
- Xác định nhiệt độ nhiệt phân tối ưu II.2.1.4.
- Khảo sát các điều kiện tiến hành nhiệt phân I.1.
- Kết quả phân tích nhiệt của các mẫu cao su phế liệu I.2.
- Nhiệt độ nhiệt phân tối ưu I.3.
- Phân tách Limonen bằng phương pháp ete hóa II.3.1 Khảo sát lượng xúc tác tối ưu II.3.2 Khảo sát nhiệt độ phản ứng tối ưu II.3.3 Khảo sát các loại rượu khác nhau II.3.4 Khảo sát lượng than hoạt tính tối ưu KẾT LUẬN TÀI LIỆU THAM KHẢO TÓM TẮT MỤC LỤC Luận văn thạc sĩ khoa học Nguyễn Phúc Hải - Hóa cơ bản DANH MỤC CÁC HÌNH Phần I Chương I Hinh I.1.1.
- Sơ đồ phân loại cao su Hình I.1.10.
- Sơ đồ quá trình sản xuất cao su Chương II Hình I.2.1.
- Nguyên liệu cao su đã nghiền Hình I.2.3.
- Dây chuyền nhiệt phân Hình I.2.4.
- Cho nguyên liệu vào dây chuyền nhiệt phân Hình I.2.5.
- Sản phẩm lỏng của quá trình nhiệt phân Hình I.2.6.
- Sơ đồ nhiệt phân dạng pilot Canada Hình I.2.13.
- Cơ chế nhiệt phân cao su tự nhiên thành Limonene Hình I.3.3.
- Cơ chế nhiệt phân cao su 3-polybutadiene thành Limonene Luận văn thạc sĩ khoa học Nguyễn Phúc Hải - Hóa cơ bản Chương IV Hình I.4.1 Đồ thị biểu diễn phụ thuộc giữa Z vào nhiệt độ với phản ứng thu nhiệt Hình I.4.2 Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc giữa năng lượng Gibbs vào nhiệt độ đối với phản ứng tỏa nhiệt Phần II Hình II.1.
- Sơ đồ nhiệt phân cao su Hình II.2.
- Lượng sản phẩm lỏng thu được phụ thuộc nhiệt độ nhiệt phân Hình III.5.
- Sắc ký đồ GC-MS của phân đoạn giàu Limonene Hình III.10.
- Hiệu suất phản ứng ete hóa phụ thuộc lượng xúc tác Hình III.11.
- Hiệu suất phản ứng ete hóa phụ thuộc nhiệt độ phản ứng Hình III.12.
- Hiệu suất phản ứng ete hóa phụ thuộc nhiệt độ phản ứng Hình III.13.
- Hiệu suất phản ứng ete hóa phụ thuộc nhiệt độ phản ứng Hình III.14.
- Sắc ký đồ của mono ete Limonene methyl với 5% than hoạt tính sử dụng xúc tác Amberlite-50 Luận văn thạc sĩ khoa học Nguyễn Phúc Hải - Hóa cơ bản DANH MỤC CÁC BẢN Phần I Bảng I.1.1 Phân loại rác thải ở Hà nội Bảng I.1.2.
- Năng lượng liên kết của liên kết chính trong cao su Bảng I.1.3.
- Thành phần hoá học cao su tự nhiên được tạo thành theo các phương pháp sản xuất khác nhau Bảng I.1.4.
- Tính chất vật lý của cao su tự nhiên BảngI.3.1.
- Lượng sản phẩm lỏng thu được khi tiến hành nhiệt phân tại các nhiệt độ khác nhau Bảng III.2.
- Lượng sản phẩm lỏng thu được khi tiến hành nhiệt phân với các tốc độ gia nhiệt khác nhau Bảng III.3.
- Lượng sản phẩm lỏng thu được khi tiến hành nhiệt phân với các kích thước nguyên liệu khác nhau Bảng III.4 Lượng sản phẩm lỏng thu được khi tiến hành nhiệt phân với khối lượng xúc tác khác nhau Bảng III.5 Lượng sản phẩm lỏng thu được trong phân đoạn làm giàu Limonene khi có và không có xúc tác hơi nước Bảng III.6.
- Kết quả phản ứng ete hóa với các lượng than hoạt tính khác nhau Luận văn thạc sĩ khoa học Nguyễn Phúc Hải - Hóa cơ bản MỞ ĐẦU TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI Hiện nay trên thế giới, rác thải nói chung và rác thải rắn nói riêng đang là một vấn đề cấp thiết, được quan tâm hàng đầu trong các Hội thảo về Xử lý các loại rác thải.
- Và trong từng giai đoạn phát triển của xã hội cũng luôn luôn đặt ra những yêu cầu để giảm thiểu lượng rác thải do các ngành công nghiệp hiện đại thải ra.
- Trong đó, các loại rác thải có nguồn gốc từ cao su là yếu tố gây ảnh hưởng trực tiếp đến đời sống sinh hoạt của con người.
- Từ khi con người nhận thức được rác thải là một vấn nạn của thế giới, những mục tiêu về việc xử lý các loại rác thải ngày càng được nhận thức rõ ràng hơn.
- Vì thế trong thời gian vừa qua, chúng ta đã giải quyết được phần nào tình trạng ô nhiễm môi trường gây ra bởi lượng rác thải quá lớn.
- Bên cạnh những kết quả đạt được, công tác nghiên cứu và xử lý các loại rác thải vẫn còn nhiều vấn đề hạn chế như sau: lượng rác thải ngày càng tăng nhanh.
- việc phân loại rác thải còn gặp nhiều khó khăn.
- Hiện nay, rác thải được xử lý theo phương pháp chôn lấp rất tràn lan, không theo một qui trình an toàn nào cho nên gây ô nhiễm đất, ô nhiễm nguồn nước ngầm nghiêm trọng.
- Trong bối cạnh hiện nay, Việt Nam đã bắt đầu thực hiện các chính sách về phân loại rác, kiểm tra nguồn thải của các nhà máy cũng như những vấn đề quản lý thu gom các loại rác thải đưa về nơi xử lý an toàn, hiệu quả.
- Đặc biệt là việc tái chế và tái sử dụng rác thải làm nguyên liệu, nhiên liệu cho các quá trình sản xuất khác, thu sản phẩm phục vụ cho đời sống xã hội.
- Luận văn thạc sĩ khoa học Nguyễn Phúc Hải - Hóa cơ bản Xuất phát từ thực trạng ô nhiễm môi trường và tồn đọng rác thải rắn, đặc biệt là các loại rác có nguồn gốc từ cao su như hiện nay, đề tài ‘‘Phân tích và chiết tách Limonene từ sản phẩm nhiệt phân các nguồn cao su phế thải’’ sẽ giải quyết một phần nào những vấn đề nêu trên.
- Đây là một trong những đề tài mang tính cấp thiết đối với vấn đề xử lý các loại rác thải độc hại trên toàn cầu hiện nay.
- MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU Thống kê tình hình rác thải trên Thế giới và ở Việt Nam: các nguồn rác thải rắn nói chung, rác thải có nguồn gốc từ cao su nói riêng.
- Phân tích ưu và nhược điểm của các phương pháp xử lý những nguồn rác thải rắn này.
- Tổng quan về nghiên cứu của các nhà khoa học trên Thế giới cũng như ở Việt Nam đã xây dựng những quy trình xử lý rác thải có nguồn gốc cao su tạo ra các nguyên liệu và nhiên liệu mới.
- Trên cơ sở của các nghiên cứu trên Thế giới xây dựng quy trình xử lý cao su phế thải, tác giả tiến hành nghiên cứu quá trình nhiệt phân các loại cao su phế thải, khảo sát các chế độ khác nhau nhằm thu được sản phẩm lỏng có hiệu suất tốt nhất.
- TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC Trên Thế giới, theo tờ tạp chí nổi tiếng Time, rác thải cao su được xem là ‘‘Vấn nạn của thế kỉ XXI.
- Trước tình hình đó, một số các nhà khoa học đã nghiên cứu các quá trình tái sử dụng các loại rác thải cao su này từ đó thu nguyên liệu và nhiên liệu để thay thế phần nào cho các nguồn nguyên liệu và nhiên liệu đang dần bị cạn kiệt.
- là các quốc gia có tốc độ gia tăng cao su phế thải rất nhanh, do đó việc nghiên cứu xử lý cũng là một nhiệm vụ quan trọng.
- Việc phát hiện ra nguyên liệu quý trong sản phẩm lỏng thu được từ quá trình nhiệt phân cao su phế thải đã giành được rất nhiều sự quan tâm.
- Trong nước, chủ yếu các nguồn cao su phế thải ở dạng lốp xe phế thải, găng tay y tế.
- Việc tái chế và tái sử dụng các loại rác thải này rất khác nhau.
- Ví dụ như ở một làng nghề của tỉnh Quảng Ngãi lốp xe phế thải được thu gom lại rồi ‘‘xẻ thịt lốp xe’’để tạo ra những vật dụng sinh hoạt như: thùng đựng nước, dây cao su, dép cao su.
- Gần đây nhất, các nhà khoa học Việt Nam đã nghiên cứu các quy trình tái chế phế thải cao su thành những vật liệu cho xây dựng, thu nhiên liệu mới có tính chất tương đồng với dầu DO, FO.
- Và vấn đề thu nguyên liệu có giá trị từ quá trình nhiệt phân cao su phế thải cũng được các nhà khoa học Việt Nam rất quan tâm.
- Quy trình xử lý cao su phế thải này thu các sản phẩm có giá trị như Limonene, Ete Limonene.
- ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU Đối tượng nghiên cứu là rác thải có nguồn gốc từ cao su như: xăm lốp xe máy, ô tô, xe đạp, găng tay y tế đã qua sử dụng.
- Phạm vi nghiên cứu của luận văn là thông kê thực trạng tình hình ô nhiễm môi trường do các loại rác thải rắn gây ra.
- Xây dựng được quy trình phân tích và chiết tách Limonene từ sản phẩm lỏng thu được của quá trình nhiệt phân cao su phế thải.
- Luận văn thạc sĩ khoa học Nguyễn Phúc Hải - Hóa cơ bản PHẦN I TỔNG QUAN LÝ THUYẾT Chương I: TỔNG QUAN VỀ RÁC THẢI RẮN VÀ NGUYÊN LIỆU CAO SU I.
- TÌNH HÌNH RÁC THẢI TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC I.1 Rác thải trên toàn thế giới Rác thải là một trong những bài toán nan giải của hầu hết đô thị ở các nước đang phát triển.
- Ví dụ thành phố Bắc Kinh - Trung Quốc, rác thải rắn năm 2006 đã lên đến con số báo động 115.000 tấn bao gồm hàng triệu lốp xe phế thải.
- Trong khi đó các bãi chôn lấp sắp quá tải, việc tìm kiếm địa điểm xây khu chôn lấp, xử lý rác thải luôn gặp phải những khó khăn: một phần do sự phản đối của chính cư dân địa phương, phần khác do tâm lý “NIMBY.
- Các chất phân hủy từ rác thải tạo ra một lượng lớn methane - một khí gây hiệu ứng nhà kính nghiêm trọng.
- Trong những năm gần đây, trước tình hình giá dầu liên tục tăng, các nước tiên tiến trên thế giới đã tiến hành nghiên cứu và áp dụng thành công mô hình tái chế rác thải với mục đích sản xuất nhiên liệu.
- Có thể nói đây là biện pháp mang lại hiệu quả nhất, nó vừa giải quyết được vấn đề ô nhiễm môi trường do rác thải cũng như giải quyết được vấn đề nhiên liệu đang hết sức nóng bỏng hiện nay.
- I.2 Tình hình rác thải ở Việt Nam Phát triển công nghiệp cũng như đô thị hóa của Việt Nam ngày một tăng do đó lượng rác thải cũng tăng dần theo thời gian.
- Theo những số liệu thống kê cho thấy rác thải sinh hoạt tập trung ở các khu đô thị, khu vực này có dân số chỉ chiếm 24% so với cả nước nhưng lượng rác thải ra lên đến 6 triệu tấn/năm.
- [15] Luận văn thạc sĩ khoa học Nguyễn Phúc Hải - Hóa cơ bản Hiện nay, phương pháp xử lý rác thải chủ yếu là chôn lấp.
- Đó là đánh giá của Tổng hội Xây dựng Việt Nam về tình hình chôn lấp rác thải hiện nay mà báo An ninh Thủ đô trích dẫn.
- Cũng như một số nước khác trong khu vực, Việt Nam mới chỉ áp dụng biện pháp đốt cho rác thải bệnh viện, rác thải công nghiệp độc hại trên quy mô nhỏ và tuy đã có những tiếp cận với những công nghệ đốt rác thải tận thu nhiệt lượng để phát điện, nhưng mới chỉ có một vài dự án nhỏ được thực hiện ở thành phố Hồ Chí Minh.
- Nguyên nhân một phần vì rác thải đầu vào chưa được phân loại tốt, độ ẩm cao, giá trị calo thấp, kinh phí đầu tư và vận hành rất tốn kém, dẫn đến tình trạng đầu tư không đồng bộ, vận hành không đảm bảo kinh tế và gây nên các ô nhiễm thứ cấp.
- Phương pháp xử lý rác thải ở Hà Nội hiện nay chủ yếu vẫn là phương pháp chôn lấp, tuy nhiên quỹ đất ngày càng hạn chế và việc thu gom rác thải chưa được chú ý đúng mức nên phương pháp này ngày càng thể hiện những nhược điểm nhất định.
- Những năm gần đây, việc xây dựng các nhà máy xử lý rác thải, nước thải ứng dụng công nghệ tiên tiến trên thế giới đã được tiến hành nhưng vẫn chưa đáp ứng được nhu cầu xử lý rác thải trên địa bàn.
- Sơ đồ biểu thị lượng rác phế Hà nội 1- CT Sinh hoạt;2- CT Công nghiệp;3- CT Xây dựng;4- CT Y tế nguy hại;5- Phân bùn bể phốt (Nguồn: URENCO Hà Nội) Luận văn thạc sĩ khoa học Nguyễn Phúc Hải - Hóa cơ bản Bảng I.1.1 Phân loại rác thải ở Hà Nội Nhận xét * Khối lượng chất thải ngày càng gia tăng (>10.
- TÌNH HÌNH RÁC THẢI CÓ NGUỒN GỐC CAO SU II.1 Tình hình rác thải cao su trên toàn thế giới Cao su là một loại vật liệu có các tính chất vô cùng quý giá.
- Các sản phẩm có nguồn gốc từ cao su ngày càng có ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp cũng như trong đời sống.
- Tuy nhiên, các sản phẩm có nguồn gốc cao su cũng tạo ra một vấn đề rất lớn đối với môi trường do độ bền của nó rất cao nên thời gian cần thiết để phân hủy các sản phẩm phế thải là rất dài

Xem thử không khả dụng, vui lòng xem tại trang nguồn
hoặc xem Tóm tắt