School of Chemical Engineering

  • Đăng ký
    *
    *
    *
    *
    *
    Fields marked with an asterisk (*) are required.

THÔNG TIN LIÊN HỆ

Tel/Fax: +84-24-3868 0070
HotLine: +84-91 968 0070
Email: SCE@hust.edu.vn
-----
Tel/Fax: +84-24-3869 2300
HotLine: +84-86 869 2300
-----
Tel/Fax: +84-4-3869 2370
Email: PC@hust.edu.vn
-----
HotLine: +84-96 369 2300
-----
 

Xúc tác dị thể lưỡng chức năng trên cơ sở silic có chứa canxi, ứng dụng trong sản xuất biodiesel

Trong quá trình tổng hợp biodiesel sử dụng các nguyên liệu chứa nhiều axit béo tự do, các tâm axit xúc tác cho các phản ứng este hóa các axit béo tự do và các tâm bazơ xúc tác cho các phản ứng trao đổi este các triglyxerit, nhờ đó hạn chế tối đa các phản ứng xà phòng hóa, trong khi vẫn đảm bảo được hiệu suất tạo biodiesel cao. Xúc tác lưỡng chức sở hữu các tâm axit và bazơ có lực mạnh cùng định vị trên cùng một bề mặt vật liệu, do vậy kết hợp được các ưu điểm và hạn chế các nhược điểm của các xúc tác có tính axit mạnh hoặc bazơ mạnh.

Trên thế giới, một số loại xúc tác lưỡng chức axit – bazơ cũng đã được các phát minh và ứng dụng vào phản ứng tổng hợp biodiesel, đặc biệt, vật liệu silicat chứa canxi có khả năng sở hữu cả tâm axit và bazơ có lực mạnh, ổn định trên bề mặt mà không cần phải gắn thêm các nhóm chức ngoài. Vật liệu này có cấu trúc hoàn toàn khác so với các dạng canxi silicat thông thường, có tiềm năng lớn để sử dụng làm xúc tác cho phản ứng tổng hợp biodiesel từ các dầu nhiều axit.
Xuất phát từ ý tưởng đó, nghiên cứu trong luận án  “Nghiên cứu tổng hợp xúc tác dị thể lưỡng chức năng trên cơ sở silicat chứa canxi, ứng dụng để chuyển hóa dầu nhiều axit tự do thành biodiesel” tập trung vào việc chế tạo ra các xúc tác trên cơ sở vật liệu silicat chứa canxi, ứng dụng cho phản ứng chuyển hóa các loại dầu nhiều axit béo tự do thành biodiesel như dầu ăn thải, dầu hạt cao su và dầu vi tảo.
Hai loại xúc tác được chế tạo thành công theo phương pháp đồng ngưng tụ: xúc tác silicat chứa canxi dạng thường (ký hiệu là CS) và xúc tác silicat chứa canxi được biến tính để tạo ra hệ thống mao quản trung bình (ký hiệu là xúc tác MCS). Đây là các hệ xúc tác mới, có cấu trúc và tính chất đặc biệt khi sở hữu cả hai loại tâm axit-bazơ có lực mạnh, thúc đẩy chọn lọc hai phản ứng chính, giúp cho quá trình chuyển hóa nguyên liệu có thể thực hiện ở điều kiện êm dịu hơn so với các xúc tác axit, và hiệu quả hơn so với các axit- bazơ khác.

ng-dang-toan-01

Kết quả phân tích phổ XAS cho thấy xúc tác CS và MCS chứa các tâm Ca với số phối trí 6, bao quanh bởi liên kết –O–Si– đặc trưng cho hệ thống oxit phức hợp CaO – SiO2. Thông qua đó, có thể giải thích sự xuất hiện tính axit và bazơ trong hai xúc tác CS và MCS như sau: các tâm axit sinh ra từ sự chênh lệch điện tích dọc theo các liên kết Ca–O–Si, các tâm bazơ xuất hiện tại các khuyết tật chứa các phần tử O2-; cả hai loại tâm này đều định vị trên bộ khung xúc tác, nên có tính chất ổn định, bền vững trong môi trường phản ứng.  Giải thích này phù hợp tốt với các kết quả định lượng độ axit – bazơ theo phương pháp thực nghiệm.

ng-dang-toan-02Hệ xúc tác được ứng dụng cho quá trình tổng hợp biodiesel từ dầu vi tảo họ Botryococcus nói riêng và các loại dầu có chỉ số axit cao nói chung. Dầu vi tảo họ Botryococcus được sử dụng làm nguyên liệu chính cho quá trình tổng hợp biodiesel trên xúc tác MCS. Đây là loại nguyên liệu mới, thuộc thế hệ thứ 3, ít được nghiên cứu tại Việt Nam, cho năng suất thu dầu rất cao và rất có tiềm năng làm nguyên liệu chính cho việc sản xuất biodiesel trên quy mô lớn.
Nhằm xác định nhanh hiệu suất tạo biodiesel từ dầu vi tảo họ Botryococcus, phương pháp đồ thị hiệu suất – độ nhớt được xây dựng, dựa trên hai phương trình chính: Y = -5,5112X+122,34, áp dụng trong khoảng tuyến tính khi hiệu suất cao hơn 67,9%, tương ứng với độ nhớt thấp hơn 9,93 cSt; và Y = 222,65X-0,523, áp dụng trong khoảng phi tuyến khi hiệu suất thấp hơn 67,9%, tương ứng với độ nhớt cao hơn 9,93 cSt; trong đó Y là hiệu suất tạo biodiesel (%) và X là độ nhớt động học của biodiesel tại 40oC (cSt).

Các kết quả nghiên cứu trên đã được NCS. Nguyễn Đăng Toàn, dưới sự hướng dẫn của PGS. TS. Nguyễn Khánh Diệu Hồng, bảo vệ thành công tại Hội đồng đánh giá luận án Tiến sĩ Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội ngày 14/3/2016.
Chúc mừng tân tiến sĩ.
Luận án và tóm tắt luận án có thể download tại đây

 
You are here: Home Tin tức Bản tin Xúc tác dị thể lưỡng chức năng trên cơ sở silic có chứa canxi, ứng dụng trong sản xuất biodiesel