Nghiên cứu tổng hợp xúc tác dị thể axit rắn, ứng dụng trong quá trình chuyển hóa dầu vi tảo thành nhiên liệu sinh học

- BÙI TRỌNG QUÍ NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP XÚC TÁC DỊ THỂ AXÍT RẮN, ỨNG DỤNG TRONG QUÁ TRÌNH CHUYỂN HÓA DẦU VI TẢO THÀNH NHIÊN LIỆU SINH HỌC LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT KỸ THUẬT HOÁ HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC : PGS.
- Nguyễn Khánh Diệu Hồng.
- TỔNG QUAN VỀ NHIÊN LIỆU SINH HỌC BIODIESEL.
- NGUYÊN LIỆU TỔNG HỢP BIODIESEL.
- Các nguồn nguyên liệu.
- Một số loại nguyên liệu.
- Nguyên liệu dầu vi tảo sản xuất biodiesel.
- NHIÊN LIỆU SINH HỌC BIODIESEL.
- Khái niệm về nhiên liệu sinh học biodiesel.
- Ưu nhược điểm của nhiên liệu biodiesel.
- TỔNG QUAN XÚC TÁC CHO PHẢN ỨNG TỔNG HỢP BIODIESEL.
- CHẾ TẠO VÀ ĐẶC TRƯNG XÚC TÁC SO42-/ZrO2.
- Tổng hợp xúc tác.
- Các phương pháp đặc trưng xúc tác.
- TỔNG HỢP BIODIESEL TỪ NGUYÊN LIỆU DẦU VI TẢO TRÊN HỆ XÚC TÁC SO42-/ZrO2.
- Tổng hợp biodiesel sử dụng xúc tác SO42-/ZrO2.
- Phương pháp thực nghiệm đánh giá dầu vi tảo và chất lượng sản phẩm.
- 56 Luận văn thạc sĩ GVHD: PGS.TS.Nguyễn Khánh Diệu Hồng Bùi Trọng Quí – 12BKTHH CHƯƠNG III.
- XÁC ĐỊNH ĐẶC TRƯNG CỦA XÚC TÁC SO42-/ZrO2.
- THỬ NGHIỆM HOẠT TÍNH XÚC TÁC VỚI NGUYÊN LIỆU DẦU VI TẢO HỌ BOTRYOCOCCUS.
- Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng trong quá trình tổng hợp biodiesel.
- Chất lượng sản phẩm chuyển hóa giai đoạn 1 của dầu vi tảo trên xúc tác SO42-/ZrO2.
- Phản ứng tổng hợp biodiesel ở nhiệt độ cao và áp suất cao.
- Ảnh kính hiển vi tảo Botryococcus.
- 41 Hình 2.1 Tia tới và tia phản xạ trên bề mặt tinh thể.
- Giản đồ XRD của xúc tác SO42-/ZrO2.
- Sắc ký đồ của dầu vi tảo khi chưa metyl hóa.
- 68 Hình 3.10.
- Sắc ký đồ của dầu vi tảo sau khi metyl hóa.
- 69 Hình 3.11.
- Ảnh hưởng của thời gian phản ứng tới hiệu suất tổng hợp biodiesel.
- 72 Hình 3.12.
- Ảnh hưởng của hàm lượng xúc tác đến hiệu suất tổng hợp biodiesel.
- 73 Hình 3.13.
- 74 Hình 3.14.
- Ảnh hưởng của nhiệt độ phản ứng đến hiệu suất tổng hợp biodiesel.
- 75 Hình 3.15.
- Ảnh hưởng của tốc độ khuấy trộn khối phản ứng tổng hợp biodiesel.
- 77 Luận văn thạc sĩ GVHD: PGS.TS.Nguyễn Khánh Diệu Hồng Bùi Trọng Quí – 12BKTHH Page 3 DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1.
- Một số vi tảo chứa dầu.
- Thành phần các loại axit béo trong dầu vi tảo.
- Thành phần axit béo trong dầu vi tảo.
- 29 Bảng 1.10.
- 30 Bảng 1.11.
- 31 Bảng 1.12.
- Tình hình sản xuất biodiesel trên thế giới ( triệu thùng/ngày.
- 32 Bảng 1.13.
- 38 Bảng 1.14.
- Ảnh hưởng của chất nền đến chất lượng xúc tác.
- 43 Bảng 3.1.Tổng hợp các kết quả thu được từ phổ TPD-NH3 của ZrO2 và xúc tác SO42-/ZrO2.
- Các tính chất đặc trưng của dầu vi tảo.
- Thành phần các chất và các gốc axit béo trong dầu vi tảo.
- 69 Bảng 3.4: Các thành phần hóa học trong dầu vi tảo.
- Ảnh hưởng của thời gian đối với phản ứng tổng hợp biodiesel.
- Ảnh hưởng của tỷ lệ metanol/dầu đối với hiệu suất tổng hợp biodiesel.
- 75 Bảng 3.9: Ảnh hưởng của tốc độ khuấy trôn đối với hiệu suất tổng hợp biodiesel.
- 76 Bảng 3.10.
- Tổng hợp các thông số tối ưu cho quá trình tổng hợp biodiesel.
- 77 Bảng 3.11.
- Một số chỉ tiêu kỹ thuật của dầu vi tảo sau giai đoạn 1 phản ứng.
- 78 Bảng 3.12.
- 79 Bảng 3.13.
- 79 Bảng 3.14.
- 80 Luận văn thạc sĩ GVHD: PGS.TS.Nguyễn Khánh Diệu Hồng Bùi Trọng Quí – 12BKTHH Page 4 LỜI MỞ ĐẦU Cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, nhu cầu sử dụng năng lượng ngày càng tăng cao, trong khi đó nguồn năng lượng quan trọng là nhiên liệu hóa thạch thì ngày càng cạn kiệt và không thể tái tạo được.
- Trong số đó, dầu vi tảo là một nguồn nguyên liệu hứa hẹn do có rất nhiều ưu điểm vượt trội so với các loại khác do không ảnh hưởng đến an ninh lương thực, năng suất lấy dầu rất cao, dễ dàng thích nghi với các điều kiện khí hậu, không tốn diện tích nuôi trồng vì sinh trưởng trên các bề mặt nước mặn, nước ngọt hay nước lợ, kể cả nước ô nhiễm.
- Tuy nhiên, dầu vi tảo có đặc điểm là hàm lượng axit béo tự do cao, nên không phù hợp với các loại xúc tác bazơ truyền thống do tạo xà phòng hoặc làm giảm mạnh hiệu suất phản ứng và gây phản ứng kéo dài, quá trình phức tạp.
- Từ đó đặt ra nhu cầu về một loại xúc tác có thể phù hợp với nguyên liệu dầu vi tảo có chỉ số axit cao mà đảm bảo hiệu suất quá trình phản ứng.
- Vì vậy tôi đã chọn đề tài “ Nghiên cứu tổng hợp xúc tác dị thể axit rắn SO42-/ZrO2, ứng dụng chuyển hóa dầu vi tảo thành nhiên liệu sinh học” để thực hiện luận văn tốt nghiệp của mình.
- Luận văn thạc sĩ GVHD: PGS.TS.Nguyễn Khánh Diệu Hồng Bùi Trọng Quí – 12BKTHH Page 5 CHƯƠNG I.
- TỔNG QUAN VỀ NHIÊN LIỆU SINH HỌC BIODIESEL 1.1.
- NGUYÊN LIỆU TỔNG HỢP BIODIESEL 1.1.1.
- Thế hệ thứ ba: Dầu của những cây không ăn được như dầu hạt cao su, dầu jatropha, dầu vi tảo….
- Một số loại nguyên liệu 1.1.2.1.
- Do có hàm lượng axit béo tự do rất cao, cặn béo thải có thể sử dụng để sản xuất nhiên liệu sinh học biodiesel.
- Trên thế giới, cặn béo thải thường được sử dụng làm nguyên liệu cho quá trình sản xuất tocopherol và sterol [8.
- Hơn nữa, đây là loại nguyên liệu rẻ tiền nhất trong tất cả các nguồn Luận văn thạc sĩ GVHD: PGS.TS.Nguyễn Khánh Diệu Hồng Bùi Trọng Quí – 12BKTHH Page 6 có thể sản xuất biodiesel, được sản xuất từ nguồn nguyên liệu tái tạo là dầu mỡ động thực vật, có sản lượng rất lớn được thu mua từ các nhà máy sản xuất dầu, mỡ động thực vật, do đó tận dụng được nguồn nguyên liệu này cho sản xuất nhiên liệu sinh học biodiesel sẽ là một hướng đi rất kinh tế vào hiệu quả.
- Nguyên liệu dầu vi tảo sản xuất biodiesel Vi tảo là những loại tảo cực nhỏ có cấu tạo đơn giản, nổi trên mặt nước và không có lá, rễ hoặc cuống.
- Do vậy, sinh khối vi tảo đã trở thành nguyên liệu quan trọng cho sản xuất như biodiesel, etanol, green diesel, nhiên liệu phản lực sinh học (biojet).
- Sau đây là bảng so sánh năng suất thu hồi sinh khối từ các loại cây chứa dầu và vi tảo: Luận văn thạc sĩ GVHD: PGS.TS.Nguyễn Khánh Diệu Hồng Bùi Trọng Quí – 12BKTHH Page 7 Bảng 1.1.
- Vi tảo 14-255 Từ bảng trên cho thấy sinh khối vi tảo thu được là rất lớn so với các loại cây khác, do đó nó là một tiềm năng mạnh cho nguồn sản xuất nhiên liệu sạch trong tương lai.
- Các loại tảo sử dụng để sản xuất nhiên liệu sinh học Có rất nhiều loại tảo khác nhau, phụ thuộc vào điều kiện khí hậu và mục đích sử dụng mà chọn loại vi tảo phù hợp, được trình bày bảng 1.2.
- Luận văn thạc sĩ GVHD: PGS.TS.Nguyễn Khánh Diệu Hồng Bùi Trọng Quí – 12BKTHH Page 8 Bảng 1.2.
- Một số vi tảo chứa dầu [18,32] Từ bảng ta thấy vi tảo Botryococcus và Dunaliella tertiolecta, Schizochytrium sp là chủng vi tảo mà có hàm lượng dầu cao nhất.
- Vì thế các nhà khoa học trên thế giới tập trung đã nghiên cứu thác loại vi tảo này để cho năng suất thu hồi dầu biodiesel là cao nhất.
- Ảnh kính hiển vi tảo Botryococcus Tảo Botryococcus chứa 75% hydrocacbon của trọng lượng chất khô, có thể biến chế thành etanol.
- 50-77 - Skeletonema costatum Luận văn thạc sĩ GVHD: PGS.TS.Nguyễn Khánh Diệu Hồng Bùi Trọng Quí – 12BKTHH Page 9 trong dầu ép tảo.
- b) Dunaliella tertiolecta Khả năng thích ứng môi trường của vi tảo D.
- Môi trường nuôi cấy ảnh hưởng sự phát triển và trao đổi chất trong quá trình nuôi tảo, vì thế ảnh hưởng của nguồn ánh sáng, mật độ sáng, nồng độ CO2, chu kì quang hợp đến vi tảo Dunaliella tertiolecta (D.tertiolecta ) được các nhà khoa học nghiên cứu rất kĩ.
- Một mẫu tảo có thể sản xuất lượng dầu gấp 250 lần so với đậu tương.
- Trong thực tế, sản xuất biodiesel từ tảo có thể đủ thay thế cho lượng xăng chạy ô tô hiện nay.
- Tại sao phải chọn loại vi tảo để tạo nhiên liệu sinh học.
- Vi tảo không yêu cầu nước sạch, chúng có thể sống trong nước bẩn.
- Các nhà máy nhiệt điện thông thường đặt tại gần biển, thuận lợi cho việc nuôi tảo - Hàm lượng dầu trong tảo biển là lớn nhất so với các loại cây thông thường - Vi tảo hoạt động trên nguyên lí quang hợp- chuyển đổi năng lượng mặt trời và khí CO2 thành dầu sinh học để sản xuất NLSH và thực phẩm chức năng.
- So với cây dầu khác, vi tảo phát triển cực kỳ nhanh chóng.
- Vi tảo sinh khối tăng gấp đôi trong vòng 24h.
- Diện tích đất canh tác cần thiết cho vi tảo nhỏ hơn nhiều so với cây dầu [27] Trên cùng một đơn vị diện tích, lượng dầu mà tảo tạo ra nhiều gấp 30 lần lượng dầu từ đậu nành.
- Đồng thời tảo có thể tăng khả năng sản xuất dầu bằng cách bổ sung khí CO2 trong quá trình nuôi trồng hoặc sử dụng các môi trường giàu chất hữu cơ (như nước thải) để phát triển.
- Diện tích đất canh tác cần thiết cho vi tảo nhỏ hơn nhiều so với cây dầu khác.
- Tiềm năng, trữ lượng sinh khối vi tảo ở Việt Nam Ở Việt Nam, từ năm 2009 chính phủ đã bắt đầu thực hiện chương trình Quốc gia về phát triển NLSH đến 2015 và tầm nhìn đến năm 2025.
- Cùng trong năm 2009 chương trình nghiên cứu quy trình công nghệ nuôi trồng và sản xuất vi tảo làm nguyên liệu cho sản xuất NLSH đã được phê duyệt

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