- luận văn thạc sĩ khoa học NGHIấN CỨU TỔNG HỢP METYL ESTE VÀ ALKYL LACTAT LÀM TIỀN CHẤT PHA CHẾ DUNG MễI SINH HỌC ĐỂ TẨY MỰC IN TRấN BAO Bè POLYME ngành : công nghệ hoá học m∙ số phan THị Tố NGA Người hướng dẫn khoa học : PGS TS. - Một lần nữa, em xin chõn thành cản ơn! Hà Nội, thỏng 9 năm 2009 Học viờn Phan Thị Tố Nga MỤC LỤC Nội dung Trang DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HèNH MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN Lí THUYẾT TỔNG QUAN VỀ DẦU THỰC VẬT Thành phần húa học của dầu thực vật Cỏc tớnh chất của dầu thực vật . - Cỏc chỉ tiờu quan trọng của dầu thực vật Giới thiệu về một số dầu thụng dụng Tổng quan về dầu hạt cao su DUNG MễI HỮU CƠ Khỏi niệm Tớnh chất vật lý của dung mụi hữu cơ Tớnh chất húa học THAY THẾ CÁC DUNG MễI Cể NGUỒN GỐC DẦU MỎ Dung mụi cú nguồn gốc dầu mỏ Thay thế cỏc dung mụi cú nguồn gốc dầu mỏ DUNG MễI SINH HỌC Khỏi niệm Ưu nhược điểm của dung mụi sinh học Những ứng dụng và triển vọng của dung mụi sinh học TỔNG HỢP DUNG MễI SINH HỌC TỪ DẦU THỰC VẬT Tổng hợp alkyl este Tổng hợp iso-propyl lactat PHA TRỘN DUNG MễI SINH HỌC Nguyờn tắc pha trộn Vai trũ của cỏc thành phần trong dung mụi sinh học GIỚI THIỆU VỀ MỰC IN Khỏi niệm Mực in gốc nước dựng trong in ống đồng GIỚI THIỆU VỀ BAO Bè Vật liệu làm bao bỡ Cỏc loại nhựa chớnh được sử dụng trong sản xuất bao bỡ. - 31 CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM TỔNG HỢP METYL ESTE TỪ DẦU HẠT CAO SU Nguyờn liệu Phương phỏp điều chế xỳc tỏc NaOH/MgO Cỏch tiến hành tổng hợp metyl este TỔNG HỢP ISO-PROPYL LACTAT Nguyờn tắc tổng hợp Sơ đồ thiết bị Cỏch tiến hành PHA CHẾ DUNG MễI . - Cỏch tiến hành ĐÁNH GIÁ HOẠT TÍNH CỦA DUNG MễI SINH HỌC ĐÃ ĐIỀU CHẾ Tạo mẫu thử Xỏc định khả năng tẩy rửa Đo độ tẩy sạch của mẫu bao bỡ XÁC ĐỊNH CÁC CHỈ TIấU KỸ THUẬT CỦA DUNG MễI SINH HỌC . - Điểm chớp chỏy cốc kớn Độ bay hơi Đỏnh giỏ khả năng phõn huỷ sinh học của sản phẩm. - Đỏnh giỏ độc tớnh sinh học của sản phẩm . - Đỏnh giỏ tớnh ăn mũn Đỏnh giỏ điểm vẩn đục CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN TỔNG HỢP METYL ESTE Tổng hợp xỳc tỏc NaOH/MgO Cỏc yếu tố ảnh hưởng đến quỏ trỡnh tổng hợp metyl este Khảo sỏt yếu tố ảnh hưởng tới quỏ trỡnh làm sạch metyl este Đỏnh giỏ chất lượng sản phẩm TỔNG HỢP ISO-PROPYL LACTAT Ảnh hưởng của tỷ lệ mol rượu iso-propylic/axit lactic Ảnh hưởng của hàm lượng xỳc tỏc tới hiệu suất phản ứng . - Ảnh hưởng của nhiệt độ trong phản ứng este húa tạo iso-propyl lactat Đỏnh giỏ chất lượng sản phẩm TỔNG HỢP DUNG MễI SINH HỌC TỪ METYL ESTE VÀ ISO-PROPYL LACTAT Cơ chế bỏm dớnh của mực in trờn bao bỡ polyme Ảnh hưởng của gốc -R đến hoạt tớnh của dung mụi Ảnh hưởng của tỷ lệ metyl este/iso-propyl lactat đến hoạt tớnh của dung mụi Khảo sỏt ảnh hưởng của hàm lượng phụ gia 1 (PG1) đến hoạt tớnh của dung mụi. - 71 3.3.5 Khảo sỏt ảnh hưởng của hàm lượng phụ gia 2 (PG2) đến hoạt tớnh của dung mụi. - 72 3.3.6 Khảo sỏt ảnh hưởng của hàm lượng dung mụi cầu Ảnh hưởng của tốc độ khuấy Ảnh hưởng của nhiệt độ Ảnh hưởng của thời gian ngõm mẫu THÀNH PHẦN DUNG MễI SINH HỌC CÁC CHỈ TIấU CỦA DUNG MễI SINH HỌC KẾT LUẬN TÀI LIỆU THAM KHẢO TểM TẮT LUẬN VĂN. - 85 DANH MỤC CÁC BẢNG STT Bảng Nội dung Trang 01 1.1 Hàm lượng cỏc loại axit bộo cú trong dầu mỡ động thực vật 07 02 1.2 Một số tớnh chất vật lý và húa học của dầu thực vật 09 03 1.3 Cụng thức mực điển hỡnh 29 04 1.4 Cỏc thụng số kỹ thuật của mực 30 05 3.1 Ảnh hưởng của chất hoạt húa đến hiệu suất metyl este 48 06 3.2 Bề mặt riờng của mẫu bằng phương phỏp BET 49 07 3.3 Ảnh hưởng của số lần tỏi sử dụng đến hiệu suất biodiezel 50 08 3.4 Ảnh hưởng của nhiệt độ nung đến hiệu suất metyl este 52 09 3.5 Ảnh hưởng số lần sử dụng của xỳc tỏc đó tỏi sinh đến hiệu suất metyl este 53 10 3.6 Ảnh hưởng của tỷ lệ metanol/dầu đến hiệu suất metyl este 54 11 3.7 Ảnh hưởng của hàm lượng xỳc tỏc đến hiệu suất metyl este 55 12 3.8 Ảnh hưởng của nhiệt độ phản ứng đến hiệu suất metyl este 56 13 3.9 Ảnh hưởng của thời gian phản ứng đến hiệu suất metyl este Ảnh hưởng của cỏch nạp liệu đến hiệu suất metyl este Ảnh hưởng của chỉ số axit của nguyờn liệu đến hiệu suất metyl este Ảnh hưởng của nhiệt độ nước rửa đến chất lượng sản phẩm Ảnh hưởng của tỷ lệ nước rửa/metyl este đến số lần rửa Cỏc chỉ tiờu húa lý của metyl este từ dầu hạt cao su Ảnh hưởng của tỷ lệ iso-propylic/axit lactic đến hiệu suất tạo iso-propyl lactat Ảnh hưởng của hàm lượng xỳc tỏc đến hiệu suất tạo iso-propyl lactat Ảnh hưởng của nhiệt độ đến hiệu suất tạo iso-propyl lactat Cỏc chỉ tiờu kỹ thuật của iso-propyl lactat Ảnh hưởng của độ dài mạch đến khả năng tẩy sạch của dung mụi Ảnh hưởng của tỷ lệ metyl este/iso-propyl lactat đến hoạt tớnh của dung mụi Sự phụ thuộc của hoạt tớnh tẩy mực in vào hàm lượng PG Sự phụ thuộc của hoạt tớnh tẩy mực in vào hàm lượng PG Ảnh hưởng của hàm lượng dung mụi cầu tới hoạt tớnh của dung mụi Ảnh hưởng của tốc độ khuấy Ảnh hưởng của nhiệt độ Ảnh hưởng của thời gian ngõm mẫu Thành phần dung mụi sinh học Cỏc chỉ tiờu của dung mụi sinh học đó điều chế 78 DANH MỤC CÁC HèNH STT Hỡnh Nội dung Trang 01 2.1 Sơ đồ mụ tả thiết bị phản ứng tổng hợp metyl este 34 02 2.2 Sơ đồ chiết sản phẩm 35 03 2.3 Sơ đồ thiết bị phản ứng tổng hợp iso-propyl lactat 37 04 2.4 Sơ đồ đo tỷ trọng bằng phương phỏp picnomet 41 05 3.1 Quan hệ giữa hàm lượng chất hoạt húa đến hiệu suất metyl este 48 06 3.2 Ảnh SEM 49 07 3.3 Quan hệ giữa số lần tỏi sử dụng đến hiệu suất metyl este 51 08 3.4 Quan hệ của nhiệt độ nung đến hiệu suất metyl este 52 09 3.5 Quan hệ giữa số lần sử dụng đến hiệu suất metyl este 53 10 3.6 Quan hệ giữa tỷ lệ metanol/dầu và hiệu suất metyl este 54 11 3.7 Quan hệ giữa hàm lượng xỳc tỏc và hiệu suất metyl este 55 12 3.8 Quan hệ giữa nhiệt độ phản ứng và hiệu suất metyl este 56 13 3.9 Quan hệ giữa thời gian phản ứng đến hiệu suất metyl este Quan hệ giữa chỉ số axit của nguyờn liệu đến hiệu suất metyl este Phổ hồng ngoại của metyl este từ dầu hạt cao su Phổ GC-MS của metyl este từ dầu hạt cao su Ảnh hưởng của tỷ lệ iso-propylic/axit lactic đến hiệu suất tạo iso-propyl lactat Ảnh hưởng của hàm lượng xỳc tỏc đến hiệu suất tạo iso-propyl lactat Ảnh hưởng của nhiệt độ đến hiệu suất tạo iso-propyl lactat Mực in trờn bề mặt bao bỡ polypropylen khi chưa khụ Cơ chế bay hơi của mực nước Ảnh hưởng của độ dài mạchcủa alkyl este đến khả năng tẩy sạch của dung mụi Ảnh hưởng của tỷ lệ metyl este/iso-propyl lactat đến hoạt tớnh của dung mụi Ảnh hưởng của hàm lượng PG1 tới hoạt tớnh của dung mụi Ảnh hưởng của hàm lượng PG2 tới hoạt tớnh của dung mụi Xỏc định lượng dung mụi cầu Ảnh hưởng của tốc độ khuấy Ảnh hưởng của nhiệt độ 77 MỞ ĐẦU Cựng với sự phỏt triển của nền kinh tế, ngành cụng nghiệp sản xuất cỏc vật liệu polyme, trong đú đặc biệt là cụng nghiệp sản xuất cỏc sản phẩm nhựa đang đứng trước những khú khăn và thỏch thức rất lớn, bởi sự tăng lờn về nhu cầu tiờu dựng và sử dụng sản phẩm chất lượng cao, sự khan hiếm về nguồn nguyờn liệu và những thay đổi về giỏ. - Vỡ vậy, một trong những khuynh hướng nghiờn cứu hiện nay là tỏi sinh nhựa để sản xuất cỏc sản phẩm thứ cấp cú chất lượng cao từ chớnh cỏc sản phẩm nhựa đó qua sử dụng như hộp, chai nhựa, bao bỡ polyme… Để đảm bảo được cỏc yờu cầu về chất lượng sản phẩm và an toàn cho sức khoẻ con người khi sử dụng nhựa tỏi sinh, vấn đề đặt ra là phải tẩy sạch mực in trờn cỏc nhón chai cũng như trờn bao bỡ. - Mục đớch là làm cho nguyờn liệu sau xử lớ cú những tớnh chất phự hợp cho quỏ trỡnh sản xuất cỏc sản phẩm thứ cấp. - Đó cú rất nhiều cụng trỡnh nghiờn cứu trong và ngoài nước sử dụng cỏc chất tẩy rửa tổng hợp để tẩy mực in trờn bao bỡ. - Tuy nhiờn, chỳng tụi đó khụng sử dụng cỏc chất tẩy rửa tổng hợp mà lựa chọn hướng nghiờn cứu tẩy rửa nhờ dung mụi sinh học thõn thiện với mụi trường. - Bằng việc sử dụng cỏc nguyờn liệu từ dầu thực vật, biến tớnh chỳng thành cỏc sản phẩm cú hoạt tớnh tẩy sạch cao. - Từ đú pha chế dung mụi sinh học cú thành phần tối ưu, phự hợp với mục đớch tẩy rửa. - Chế tạo được xỳc tỏc dị thể NaOH/MgO cú hoạt tớnh cao ứng dụng trong phản ứng tổng hợp metyl este là thành phần chớnh khi pha chế dung mụi sinh học. - Khảo sỏt tỡm được cỏc điều kiện tối ưu để chuyển hoỏ dầu hạt cao su thành metyl este. - Tỡm được phụ gia PG2, PG3 và tỷ lệ thớch hợp của cỏc cấu tử cú mặt trong thành phần dung mụi sinh học để đạt được hiệu quả tẩy sạch mực in tốt nhất. - Tẩy được mực in trờn bao bỡ polyme (bao bỡ polypropylen) với hiệu quả tẩy sạch khỏ cao mà vẫn đảm bảo được cỏc yờu cầu về chất lượng của nhựa tỏi sinh. - Luận văn này nghiờn cứu tổng hợp metyl este và alkyl lactat làm tiền chất pha chế dung mụi sinh học để tẩy mực in trờn bao bỡ polyme. - CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN Lí THUYẾT 1.1 TỔNG QUAN VỀ DẦU THỰC VẬT 1.1.1 Thành phần húa học của dầu thực vật Cỏc loại dầu khỏc nhau cú thành phần húa học khỏc nhau. - Tuy nhiờn, thành phần chủ yếu của dầu thực vật là cỏc glyxerit, nú là este tạo thành từ axit bộo cú phõn tử lượng cao và glyxerin ( chiếm . - Cụng thức chung của glyxerit là: R1-COOCH2 | R2-COOCH | R3-COOCH2 Trong đú R1, R2, R3 là cỏc gốc hydrocacbon của axit bộo. - Phần lớn dầu thực vật cú thành phần glyxerit hỗn tạp. - Cỏc axit bộo cú trong dầu thực vật thường ở dạng kết hợp trong glyxerit và một lượng nhỏ ở trạng thỏi tự do. - Cỏc glyxerit cú thể thủy phõn tạo thành axit bộo theo phương trỡnh phản ứng sau: CH2-O-CO-R1 CH2-OH R1COOH. - CH2-O-CO-R3 CH2-OH R3COOH Thụng thường axit bộo sinh ra từ dầu mỡ cú thể chiếm 95% trọng lượng dầu mỡ ban đầu. - Về cấu tạo, axit bộo là những axit cacboxylic mạch thẳng cú cấu tạo khoảng 6 ữ 30 nguyờn tử C. - Cỏc axit bộo này cú thể no hay khụng no. - Một thành phần nữa trong dầu thực vật là glyxerin, nú tồn tại ở dạng kết hợp trong glyxerit. - Ngoài cỏc hợp chất chủ yếu trờn, trong dầu thực vật cũn chứa một lượng nhỏ cỏc hợp chất khỏc như photphatit, cỏc chất sỏp, chất nhựa, chất nhờn, cỏc chất màu, cỏc chất gõy mựi, cỏc tiền tố và sinh tố… Bảng 1.1 Hàm lượng cỏc loại axit bộo cú trong dầu mỡ động thực vật. - Mỡ bũ Mỡ lợn Cỏc tớnh chất của dầu thực vật 1.1.2.1 Tớnh chất vật lý . - Nhiệt độ núng chảy và nhịờt độ đụng đặc: Vỡ cỏc dầu khỏc nhau cú thành phần hoỏ học khỏc nhau do vậy với cỏc loại dầu khỏc nhau thỡ cú nhiệt độ núng chảy và nhiệt độ đụng đặc khỏc nhau. - Cỏc giỏ trị nhiệt độ này khụng ổn định nú thường là một khoảng nào đú. - Tớnh tan của dầu thực vật: Vỡ dầu khụng phõn cực do vậy chỳng tan rất tụt trong dung mụi khụng phõn cực, chỳng tan rất ớt trong rượu và chỳng khụng tan trong nước. - Độ tan của dầu vào trong dung mụi chỳng phụ thuộc vào nhiệt độ hoà tan * Màu của dầu: Dầu cú màu gỡ là tuỳ thuộc vào thành phần hợp chất cú trong dầu. - Khối lượng riờng: Khối lượng riờng của dầu thực vật thường nhẹ hơn nước, pd20=0.907ữ 0.971, dầu mà cú thành phần cacbon và càng no thỡ tỷ trọng càng cao. - 1.1.2.2 Tớnh chất húa học Thành phần hoỏ học của dầu thực vật chủ yếu là este của axit bộo với glyxerin, do vậy chỳng cú đầy đủ tớnh chất của một este. - Phản ứng xà phũng hoỏ: Trong những điều kiện to, ỏp suất, xỳc tỏc thớch hợp dầu mỡ cú thể thuỷ phõn theo phản ứng: C3H5(OCOR)3 + 3H2O 3RCOOH + C3H5(OH)3 Phản ứng qua cỏc giai đoạn trung gian tạo thành cỏc diglyxerin và monoglyxerin. - Nếu trong quỏ trỡnh thuỷ phõn cú mặt cỏc loại kiềm (NaOH,KOH) thỡ sau quỏ trỡnh thuỷ phõn, axit bộo sẽ tỏc động với kiềm tạo thành xà phũng: RCOOH + NaOH RCOONa + H2O Tổng quỏt hai phương trỡnh trờn: C3H5(OCOR)3 + 3NaOH 3RCOONa + C3H5(OH)3 Đõy là phản ứng cơ bản trong quỏ trỡnh sản xuất xà phũng và glyxerin từ dầu thực vật. - Phản ứng cộng hợp: Trong điều kiện thớch hợp, cỏc axit bộo khụng no sẽ cộng hợp với chất khỏc. - Phản ứng trao đổi este (rượu phõn): Cỏc glyxerit trong điều kiện cú mặt của xỳc tỏc vụ cơ như cỏc xỳc tỏc axit H2SO4, HCl hoặc cỏc xỳc tỏc bazơ NaOH, KOH cú thể tiến hành este hoỏ trao đổi với cỏc rượu bậc một như metylic, etylic. - tạo thành cỏc alkyl este axit bộo và glyxerin [9, 13]: R1R3R2COO CHCOO CHCOO CH22+3ROHR1R2R3COORCOORCOORCHCHCH22OHOHOH+ Phản ứng này cú ý nghĩa thực tế rất quan trọng vỡ người ta cú thể sử dụng cỏc alkyl este axit bộo làm nhiờn liệu, giảm một cỏch đỏng kể lượng khớ thải độc hại ra mụi trường, đồng thời cũng thu được một lượng glyxerin sử dụng trong nhiều ngành cụng nghiệp thực phẩm và vật dụng, sản xuất nirto glyxerin làm thuốc nổ. - Phản ứng oxi hoỏ: Dầu thực vật cú chứa nhiều cỏc loại axit bộo khụng no dễ bị oxi hoỏ, thường xảy ra ở nối đụi trong mạch cacbon. - Tuỳ thuộc vào bản chất của chất oxi hoỏ và điều kiện phản ứng mà tạo ra cỏc điều kiện oxi hoỏ khụng hoàn toàn như peroxyt, xetoaxit. - hoặc cỏc sản phẩm đứt mạch cú phõn tử lượng bộ. - Dầu thực vật tiếp xỳc với khụng khớ cú thể xảy ra quỏ trỡnh oxi hoỏ làm biến chất dầu mỡ. - Phản ứng trựng hợp: Dầu mỡ cú nhiều axit khụng no dễ phỏt sinh phản ứng trựng hợp tạo ra cỏc hợp chất cao phõn tử. - Sự ụi chua của dầu mỡ: Do trong dầu cú chứa nước, vi sinh vật, cỏc men thủy phõn…nờn trong quỏ trỡnh bảo quản thường phỏt sinh những biến đổi làm ảnh hưởng đến màu sắc, mựi vị mà người ta gọi là sự ụi chua của dầu mỡ. - Bảng 1.2 Một số tớnh chất vật lý và húa học của dầu thực vật Tờn dầu KV CR CN HHV AC SC IV SV Dầu bụng Dầu nho Dầuhướng dương Dầu vừng Dầu nành Dầu thầu dầu Dầu lạc Dầu cọ Dầu hạt cao su Trong đú: KV: Độ nhớt động học (mm2/s tại 311K). - AC: Hàm lượng tro. - SC: Hàm lượng lưu huỳnh. - IV: Chỉ số iod (g Iod/g dầu). - SV: Chỉ số xà phũng (mgKOH/g dầu). - Cỏc chỉ tiờu quan trọng của dầu thực vật Một số chỉ tiờu quan trọng của dầu thực vật dựng để đỏnh giỏ sơ bộ tớnh chất của dầu thực vật: 1.1.3.1 Chỉ số xà phũng húa Chỉ số xà phũng hoỏ là số mg KOH cần thiết để trung hũa và xà phũng húa hoàn toàn 1g dầu. - Thụng thường, dầu thực vật cú chỉ số xà phũng húa khoảng 170-260. - Chỉ số này càng cao thỡ dầu càng chứa nhiều axit bộo phõn tử lượng thấp và ngược lại. - 1.1.3.2 Chỉ số axit Chỉ số axit là số mg KOH cần thiết để trung hũa hết lượng chất bộo tự do cú trong 1g dầu. - Chỉ số axit của dầu thưc vật khụng cố định, dầu càng biến chất thỡ chỉ số axit càng cao. - 1.1.3.3 Chỉ số iod
Xem thử không khả dụng, vui lòng xem tại trang nguồn hoặc xem
Tóm tắt