Tóm tắt luận án Tiến sĩ Hóa học: Nghiên cứu chế tạo hệ vật liệu γ-Al2O3 mao quản trung bình biến tính bằng Mg, Zn,P để xúc tác cho phản ứng este hóa chéo một số dầu mỡ động thực vật bằng ancol

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI<br /> TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN<br /> <br /> Ngô Minh Đức<br /> <br /> NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO HỆ VẬT LIỆU γ - Al2O3 MAO<br /> QUẢN TRUNG BÌNH BIẾN TÍNH BẰNG Mg, Zn, P ĐỂ<br /> XÚC TÁC CHO PHẢN ỨNG ESTE CHÉO HÓA MỘT<br /> SỐ DẦU MỠ ĐỘNG THỰC VẬT BẰNG ANCOL<br /> <br /> DỰ THẢO LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA HỌC<br /> <br /> Hà Nội – 2015<br /> <br /> Công trình được hoàn thành tại: Khoa Hóa - Đại học Khoa<br /> học Tự Nhiên - ĐHQGHN<br /> Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS. Trần Thị Như Mai và<br /> TS. Nguyễn Bá Trung<br /> Phản biện: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .<br /> Phản biện: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .<br /> Phản biện: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .<br /> <br /> Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng cấp Đại học Quốc<br /> gia chấm luận án tiến sĩ họp tại . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .<br /> ........<br /> vào hồi<br /> giờ<br /> ngày<br /> tháng<br /> năm 20...<br /> <br /> Có thể tìm hiểu luận án tại:<br /> - Thư viện Quốc gia Việt Nam<br /> - Trung tâm Thông tin - Thư viện, Đại học Quốc gia Hà Nội<br /> <br /> 1. Mở đầu<br /> Nhiệm vụ tìm kiếm nguồn thay thế cho nhiên liệu hóa thạch<br /> đã được đặt ra trong gần nửa thế kỷ qua và ngày càng trở nên cấp<br /> thiết. Trong hoàn cảnh như vậy hy vọng rất nhiều của con người là<br /> trông chờ vào các nguồn năng lượng mới thay thế sạch hơn, thân<br /> thiện môi trường, an toàn hơn và có khả năng tái tạo như: quang<br /> năng, phong năng, thủy năng, địa năng, năng lượng hạt nhân và đặc<br /> biệt năng lượng từ sinh khối là nguồn năng lượng gần với năng lượng<br /> hóa thạch nhất, xớm hiện thực nhất. Tại quyết định số 177/2007/QĐTTg ngày 20/11/2007, Thủ tướng Chính phủ đã ký quyết định phê<br /> duyệt “ Đề án phát triển nhiên liệu sinh học đến năm 2015, tầm nhìn<br /> 2025”. Trong đó đưa ra mục tiêu đến năm 2025 sẽ có sản lượng E5<br /> và B5 đủ đáp ứng 5% nhu cầu thị trường trong nước. Hiện nay xăng<br /> sinh học E5 đã hiện thực hóa tuy nhiên việc sản xuất biodiesel chưa<br /> đạt kết quả mong muốn, do việc phát triển vùng nguyên liệu, loại<br /> nguyên liệu cũng như những khó khăn trong nghiên cứu lựa chọn<br /> công nghệ, thiết bị phù hợp. Để đạt mục tiêu đáp ứng đủ 5 % nhiên<br /> liệu sinh học trong nước vào năm 2025, ngay bay giờ phải lựa chọn<br /> công nghệ để sản xuất biodiesel phù hợp với nguồn nguyên liệu sẵn<br /> có.<br /> Hiện nay, công nghệ liên tục, xúc tác dị thể thân thiện môi<br /> trường là xu thế tất yếu hiện nay để phát triển bền vững. Vấn đề lớn<br /> liên quan đến xúc tác dị thể là sự hình thành ba pha giữa xúc tác với<br /> ancol và dầu dẫn tới những giới hạn khuếch tán, do đó làm giảm tốc<br /> độ phản ứng. Phương án để thúc đẩy các quá trình chuyển khối liên<br /> quan tới xúc tác dị thể là phân tán các tâm xúc tác trên chất mang để<br /> có thể tạo ra hệ xúc tác với diện tích bề mặt riêng lớn và nhiều mao<br /> quản hơn, thúc đẩy khả năng thu hút, tập trung chất phản ứng là các<br /> phân tử triglyxerit có kích thước lớn khuếch tán vào trong các mao<br /> quản chứa các tâm xúc tác từ đó tăng tốc độ phản ứng. Đề tài “<br /> Nghiên cứu chế tạo hệ vật liệu γ-Al2O3 mao quản trung bình biến<br /> tính bằng Mg, Zn,P để xúc tác cho phản ứng este hóa chéo một số<br /> dầu mỡ động thực vật bằng ancol” với mục tiêu nghiên cứu chế tạo γAl2O3 trực tiếp hoặc dùng templete để định hướng mao quản. γ-Al2O3<br /> có khả năng phân tán được các cấu tử hoạt tính xúc tác chứa Mg, Zn<br /> ở dạng pha hydrotanxit hoặc spinel, chúng làm thay đổi tính chất<br /> axit, bazơ của xúc tác. Đánh giá tính chất xúc tác cho phản ứng este<br /> hóa chéo triglyxerit bằng metanol, độ bền hoạt tính của hệ xúc tác.<br /> <br /> 1<br /> <br /> 2. Đối tƣợng và nhiệm vụ của luận án<br /> 2.1. Đối tƣợng nghiên cứu<br /> Chế tạo hệ xúc rắn xúc tác tốt cho phản ứng este hóa chéo dầu ăn<br /> thải có chỉ số axit cao, xúc tác có độ bền hoạt tính cao,có khả năng<br /> tái sử dụng nhiều lần<br /> 2.2. Nhiệm vụ của luận án<br /> Tổng hợp hệ xúc tác rắn trên cơ sở tích hợp spinel ZnAl2O4,<br /> La2O3 trên nền γ-Al2O3 để chế tạo hệ xúc tác lưỡng chức, có khả<br /> năng xúc tác tốt cho phản ứng este hóa chéo dầu ăn thải có chỉ số axit<br /> cao, đồng thời hệ xúc tác thu được phải có độ bền hoạt tính cao<br /> Tổng hợp hệ xúc tác rắn chứa tâm xúc tác là tâm bazơ trên cơ sở<br /> tích hợp hydrotanxit trên nền γ-Al2O3 để xúc tác cho phản ứng este<br /> hóa chéo dầu ăn thải<br /> Nghiên cứu tổng hợp một số loại xúc tác spinel, hydrotanxit<br /> riêng biệt để xúc tác cho phản ứng este hóa chéo dầu ăn thải, so sánh<br /> hiệu quả xúc tác của hệ vật liệu tích hợp và hệ vật liệu riêng biệt.<br /> 3. Phƣơng pháp nghiên cứu:<br /> Chế tạo vật liệu bằng phương pháp sol-gel, đặc trưng tính<br /> chất vật lý bằng phương pháp XRD, IR, TG/DTA, BET, TPDNH3,TPD-CO2, EDX, Sản phẩm biođiesel được xác định thành phần<br /> bằng phương pháp GC-MS, đo độ nhớt của sản phẩm.<br /> 4. Đóng góp mới của luận án:<br /> Vật liệu xúc tác lưỡng chức trên cơ sở tích hợp spinel ZnAl2O4<br /> và La2O3 trên nền γ-Al2O3 thu được Sp Al-Zn-(La)/γ-Al2O3. Đánh giá<br /> tính chất axit, bazơ thông qua phương pháp TPDNH3, TPDCO2 cho<br /> thấy vật liệu thu được có đồng thời tâm axit mạnh, tâm bazơ mạnh.<br /> Sp Al-Zn-(La)/γ-Al2O3 này có thể xúc tác tốt cho phản ứng este hóa<br /> chéo dầu ăn thải với chỉ số axit cao, thực hiện phản ứng trong điều<br /> kiện 65 oC, sau thời gian 8 giờ hiệu suất phản ứng đạt 99 %, hệ xúc<br /> tác có thể tái sử dụng 10 lần, vòng phản ứng thứ 10 hiệu suất phản<br /> ứng đạt 97 %.<br /> Tích hợp 12 % Mg-Al hydrotanxit trên nền bề mặt và trong lỗ<br /> của γ-Al2O3 làm thay đổi tính chất mao quản, tính bazơ của xúc tác.<br /> Sự phân tán tương đối đồng đều của hydrotanxit là nguyên nhân mao<br /> quản tương đối tập trung chủ yếu 5-6 nm, TPDCO2 cho thấy có xuất<br /> hiện tâm bazơ mạnh. Xúc tác làm tăng tốc độ phản ứng, trong điều<br /> kiện phản ứng: nhiệt độ 65 oC, sau thời gian phản ứng 6 giờ thì hiệu<br /> <br /> 2<br /> <br /> suất phản ứng đạt khoảng 98%. Hệ xúc tác có thể tái sử dụng trên 10<br /> lần mà hiệu suất phản ứng chưa thay đổi.<br /> Nghiên cứu sử dụng phụ gia chống oxi hóa HiTec 4777 để<br /> tăng chỉ tiêu ổn định oxi hóa từ 5,6 giờ lên 6,2 giờ, đạt tiêu chuẩn của<br /> B100 theo ASTM<br /> 5. Bố cục của luận án<br /> Mở đầu: 2 trang<br /> Chương 1: Tổng quan 25 trang<br /> Chương 2: Thực nghiệm 10 trang<br /> Chương 3: Kết quả và thảo luận 76<br /> Kết luận 2<br /> Tài liệu tham khảo<br /> Phụ lục<br /> CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN<br /> Tổng quan gồm các vấn đề như; Năng lượng tái tạo và biodiesel,<br /> Sự phát triển các thế hệ xúc tác, Xúc tác trên cơ sở Mg-Al<br /> hydrotanxit, Xúc tác trên cơ sở spinel ZnAl2O4, Giới thiệu một số<br /> công nghệ xúc tác dị thể thương mại cho quá trình tổng hợp biodiesel<br /> đã và đang được sử dụng trên thế giới, Tình hình nghiên cứu và sử<br /> dụng xúc tác dị thể cho quá trình tổng hợp biodiesel hiện nay ở Việt<br /> Nam<br /> CHƢƠNG 2: THỰC NGHIỆM<br /> Các quy trình điều chế xúc tác, các phương pháp đặc trưng tính<br /> chất vật lý của xúc tác và, các phương pháp đánh giá hiệu suất phản<br /> ứng, xác định thành phần biodiesel<br /> CHƢƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN<br /> Trình bày các kết quả về tổng hợp và đặc trưng tính chất của vật<br /> liệu nền γ-Al2O3, các hệ xúc tác: Sp Al-Zn-(La)/γ-Al2O3, spinel<br /> ZnAl2O4, hydrotanxit khi nung ở 300 oC, hydrotalcite khi nung ở<br /> 450 oC.<br /> Nghiên cứu tổng hợp, đặc trưng tính chất vật lý của các vật liệu<br /> tích hợp hydrotlacite trên nền γ-Al2O3 để thu được các vật liệu<br /> 6HTA, 9HTA, 12HTA, 15HTA, 18HTA tương ứng với 6%, 9%,<br /> 12%, 15%, 18% hydrotalcite được tích hợp trên nền γ-Al2O3.<br /> Các mẫu 6HTA500, 9HTA500, 12HTA500, 15HTA500,<br /> 18HTA500 tương ứng với tích hợp 6%, 9%, 12%, 15%, 18%<br /> <br /> 3<br /> <br />