WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
KHOA CÔNG NGHỆ
-----------

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

TỔNG HỢP DIESEL SINH HỌC TRỰC TIẾP
TỪ NGUỒN BÙN THẢI
BẰNG PHƯƠNG PHÁP CẬN TỚI HẠN

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

SV THỰC HIỆN:

Ts. Huỳnh Liên Hương

Nguyễn Thị Nhiển; MSSV: 2102380
Đỗ Thị Hồng Phượng; MSSV: 2102385
Ngành: CN Kỹ thuật hóa học - Khóa 36

Tháng 11/2014

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

WWW.BOIDUONGHOAHOCQUYNHON.BLOGSPOT.COM

WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON

CBHD: Ts. Huỳnh Liên Hương

MỤC LỤC
NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN ..........................................................viii
NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ PHẢN BIỆN ............................................................... ix
TÓM TẮT .................................................................................................................. x
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT .......................................................................... xi
DANH MỤC HÌNH .................................................................................................xii
DANH MỤC BẢNG................................................................................................. xv
CHƯƠNG 1MỞ ĐẦU ................................................................................................ 1
1.1 Lý do chọn đề tài................................................................................................ 1
1.2 Mục đích nghiên cứu .......................................................................................... 2
1.3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ...................................................................... 2
1.3.1 Đối tượng nghiên cứu .................................................................................. 2
1.3.2 Phạm vi nghiên cứu ..................................................................................... 2
1.3.3 Lựa chọn phương pháp thực hiện và ý nghĩa ............................................... 2
1.4 Địa điểm và thời gian thực hiện.......................................................................... 3
CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN ....................................................................................... 4
2.1 Tổng quan về bùn thải ........................................................................................ 4
2.1.1 Khái niệm.................................................................................................... 4
2.1.2 Thành phần của bùn thải.............................................................................. 4
2.1.3 Tình hình bùn thải trong nước và trên thế giới ............................................. 5
2.1.4 Tiềm năng của bùn thải trong việc làm nguyên liệu cho việc tổng hợp
biodiesel............................................................................................................... 6
2.2 Tổng quan về lipid ............................................................................................. 7

2.2.1 Khái niệm về lipid ....................................................................................... 7
2.2.2 Thành phần cơ bản của lipid ........................................................................ 7
2.2.3 Phân loại lipid ............................................................................................. 8
SVTH: Nguyễn Thị Nhiển – Đỗ Thị Hồng Phượng

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

ii

WWW.BOIDUONGHOAHOCQUYNHON.BLOGSPOT.COM


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON

CBHD: Ts. Huỳnh Liên Hương

2.2.4 Tính chất của lipid ....................................................................................... 9
2.2.4.1 Tính chất vật lý..................................................................................... 9
2.2.4.2 Tính chất hóa học ............................................................................... 10
2.2.5 Vai trò của lipid......................................................................................... 12
2.2.6 Lipid trong tổng hợp biodiesel ................................................................... 13
2.2.7 Sáp và gum................................................................................................ 15
2.2.7.1 Định nghĩa .......................................................................................... 15
2.2.7.2 Tính chất của sáp và gum ................................................................... 16
2.2.7.3 Ứng dụng ........................................................................................... 16
2.2.7.4 Đánh giá chất lượng dầu khử sáp và gum ........................................... 16
2.3 Tổng quan về công nghệ trích ly chất béo ........................................................ 17
2.3.1 Trích ly ..................................................................................................... 17

2.3.2 Bản chất của quá trình trích ly ................................................................... 17
2.3.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình trích ly .............................................. 17
2.3.3.1 Nguyên liệu ........................................................................................ 17
2.3.3.2 Tỉ lệ dung môi và nguyên liệu ............................................................ 17
2.3.3.3 Nhiệt độ trích ly.................................................................................. 18
2.3.3.4 Thời gian trích ly ................................................................................ 18
2.3.3.5 Loại dung môi và vận tốc chuyển động của dung môi ........................ 18
2.3.4 Một số phương pháp trích ly chất béo........................................................ 19
2.3.4.1 Trích ly bằng dung môi ...................................................................... 19
2.3.4.2 Trích ly bằng soxhlet .......................................................................... 19
2.3.4.3 Trích ly bằng chất lỏng ở trạng thái siêu tới hạn ................................. 19
2.4 Tổng quan về biodiesel .................................................................................... 20
2.4.1 Sơ lược về các dạng năng lượng ................................................................ 20

SVTH: Nguyễn Thị Nhiển – Đỗ Thị Hồng Phượng

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

iii

WWW.BOIDUONGHOAHOCQUYNHON.BLOGSPOT.COM


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON

CBHD: Ts. Huỳnh Liên Hương

2.4.1.1 Năng lượng không tái sinh .................................................................. 20

2.4.1.2 Năng lượng tái sinh ............................................................................ 21
2.4.2 Biodiesel và khả năng thay thế cho nguồn nhiên liệu hóa thạch ................. 23
2.4.2.1 Sơ lược về biodiesel ........................................................................... 23
2.4.2.2 Khả năng thay thế cho nguồn nhiên liệu hóa thạch ............................. 23
2.4.3 Các phương pháp tổng hợp biodiesel ......................................................... 25
2.4.3.1 Phương pháp transester hóa trực tiếp .................................................. 25
2.4.3.2 Tổng hợp biodiesel có sử dụng xúc tác ............................................... 27
2.4.3.3 Tổng hợp biodiesel không sử dụng xúc tác ......................................... 33
2.4.3.4 Tiêu chuẩn chất lượng dầu diesel sinh học .......................................... 35
2.5 Tối ưu hóa (Lundstedt, et al., 1998) ................................................................. 37
2.5.1 Khái niệm.................................................................................................. 37
2.5.2 Cách biểu diễn bài toán tối ưu ................................................................... 37
2.5.3 Thành phần cơ bản của bài toán tối ưu ...................................................... 37
2.5.3.1 Hàm mục tiêu (hàm đáp ứng) ............................................................. 37
2.5.3.2 Quan hệ giữa các đại lượng ................................................................ 37
2.5.3.3 Các điều kiện ràng buộc ..................................................................... 38
2.5.4 Các thông số thực nghiệm ......................................................................... 38
2.5.4.1 Đại lượng ngẫu nhiên ......................................................................... 38
2.5.4.2 Sai số đo ............................................................................................. 39
2.5.5 Các đặc trưng số của đại lượng ngẫu nhiên ................................................ 40
2.5.5.1 Kỳ vọng.............................................................................................. 40
2.5.5.2 Phương sai điều chỉnh mẫu thực nghiệm ............................................ 41
2.5.5.3 Độ lệch chuẩn (SD) ............................................................................ 41
2.5.5.4 Sai số chuẩn (SE) ............................................................................... 42

SVTH: Nguyễn Thị Nhiển – Đỗ Thị Hồng Phượng

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

iv


WWW.BOIDUONGHOAHOCQUYNHON.BLOGSPOT.COM


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON

CBHD: Ts. Huỳnh Liên Hương

2.5.5.5 Ý nghĩa của phương sai, độ lệch chuẩn, sai số chuẩn .......................... 42
2.5.5.6 Độ chính xác và độ tin cậy của phép đo .............................................. 42
2.5.6 Phân tích thống kê các kết quả thực nghiệm (phân tích quy hồi) ................ 42
2.5.6.1 Phương sai tái hiện ............................................................................. 43
2.5.6.2 Phương sai dư ..................................................................................... 44
2.5.6.3 Kiểm định thống kê ............................................................................ 44
CHƯƠNG 3 THỰC NGHIỆM ................................................................................ 48
3.1 Vật liệu nghiên cứu .......................................................................................... 48
3.1.1 Nguyên liệu ............................................................................................... 48
3.1.2 Hóa chất, dụng cụ, thiết bị ......................................................................... 48
3.1.2.1 Hóa chất ............................................................................................. 48
3.1.2.2 Dụng cụ và thiết bị ............................................................................. 49
3.2 Phương pháp nghiên cứu .................................................................................. 54
3.2.1 Quá trình trích ly và làm tinh khiết dầu ..................................................... 54
3.2.1.1 Quá trình trích ly dầu từ bùn thải ........................................................ 54
3.2.1.2 Quá trình làm tinh khiết dầu thô ......................................................... 57
3.2.2 Phương pháp tổng hợp biodiesel bằng phương pháp cận tới hạn ................ 59
3.2.2.1 Sơ đồ quy trình ................................................................................... 59
3.2.2.2 Thuyết minh quy trình ........................................................................ 60
3.3 Tiến hành thí nghiệm ....................................................................................... 61

3.3.1 Lựa chọn nguồn nguyên liệu khảo sát ........................................................ 61
3.3.1.1 Mục đích thí nghiệm ........................................................................... 61
3.3.1.2 Tiến hành thí nghiệm .......................................................................... 61
3.3.2 Khảo sát ảnh hưởng của các loại dung môi và thời gian trích ly đến hiệu
suất trích ly ........................................................................................................ 61
3.3.2.1 Mục đích thí nghiệm ........................................................................... 61
SVTH: Nguyễn Thị Nhiển – Đỗ Thị Hồng Phượng

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

v

WWW.BOIDUONGHOAHOCQUYNHON.BLOGSPOT.COM


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON

CBHD: Ts. Huỳnh Liên Hương

3.3.2.2 Phương pháp bố trí thí nghiệm............................................................ 61
3.3.2.3 Tiến hành thí nghiệm .......................................................................... 62
3.3.2.4 Phương pháp xử lý số liệu .................................................................. 63
3.3.3 Xác định hàm lượng sáp và gum có trong ba mẫu dầu ứng với ba loại dung
môi trích ly ........................................................................................................ 63
3.3.3.1 Mục đích thí nghiệm ........................................................................... 63
3.3.3.2 Tiến hành thí nghiệm .......................................................................... 63
3.3.3.3 Phương pháp xử lý số liệu .................................................................. 65
3.3.4 Khảo sát ảnh hưởng của các điều kiện phản ứng như tỷ lệ nguyên liệu bùn:

methanol (g/ml), nhiệt độ và thời gian phản ứng đến độ chuyển hóa dầu trong bùn
thành biodiesel ................................................................................................... 65
3.3.4.1 Mục đích thí nghiệm ........................................................................... 65
3.3.4.2 Phương pháp bố trí thí nghiệm tối ưu hóa ........................................... 65
3.3.4.3 Phương pháp xử lý số liệu .................................................................. 68
3.4 Phân tích chất lượng dầu tinh khiết và chất lượng biodiesel thu được ............... 68
3.4.1 Xác định chỉ số acid của dầu tinh khiết ...................................................... 68
3.4.2 Phương pháp sắc kí bản mỏng ................................................................... 69
3.4.3 Phân tích bằng sắc ký khí (GC) ................................................................. 69
CHƯƠNG 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ............................................................ 72
4.1 Kết quả quá trình lựa chọn nguồn nguyên liệu nghiên cứu ............................... 72
4.1.1 Hiệu suất quá trình trích ly ba loại bùn từ những nguồn khác nhau ............ 72
4.1.2 Kết quả phân tích thành phần có trong mẫu dầu thu được sau quá trình
nguồn nguyên liệu .............................................................................................. 73
4.2 Kết quả quá trình trích ly và phân tích thành phần dầu trích ly ......................... 74
4.2.1 Kết quả ảnh hưởng của thời gian trích ly và các loại dung môi đến hiệu suất
trích ly ............................................................................................................... 74

SVTH: Nguyễn Thị Nhiển – Đỗ Thị Hồng Phượng

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

vi

WWW.BOIDUONGHOAHOCQUYNHON.BLOGSPOT.COM


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON


CBHD: Ts. Huỳnh Liên Hương

4.2.2 Kết quả hàm lượng sáp và gum có trong ba mẫu dầu ứng với ba loại dung
môi trích ly ........................................................................................................ 77
4.2.3 Kết quả đo chỉ số acid của ba mẫu dầu bùn ứng với ba loại dung môi trích ly
........................................................................................................................... 79
4.2.4 Kết quả phân tích thành phần chất béo trung tính trong mẫu dầu trích ly
bằng dung môi hexane sau khi loại sáp và gum .................................................. 81
4.2 Kết quả tối ưu hóa quy trình tổng hợp biodiesel bằng phương pháp cận tới hạn81
4.2.1 Phương trình hồi quy tuyến tính ................................................................ 84
4.2.2 Hệ số tương quan ...................................................................................... 85
4.2.3 Mô hình tuyến tính bằng Bayesian Model Average (BMA) ....................... 87
4.2.5 Đa cộng tuyến ........................................................................................... 90
4.2.6 Kiểm định mô hình .................................................................................... 94
4.2.7 Kết quả tối ưu hóa ..................................................................................... 95
CHƯƠNG 5 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ............................................................ 98
5.1 Kết luận ........................................................................................................... 98
5.2 Kiến nghị ......................................................................................................... 98
LỜI CẢM ƠN ........................................................................................................ 100
PHỤ LỤC ............................................................................................................... 101
TÀI LIỆU THAM KHẢO ..................................................................................... 112

SVTH: Nguyễn Thị Nhiển – Đỗ Thị Hồng Phượng

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

vii

WWW.BOIDUONGHOAHOCQUYNHON.BLOGSPOT.COM



WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON

CBHD: Ts. Huỳnh Liên Hương

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập- Tự do- Hạnh phúc

KHOA CÔNG NGHỆ



BỘ MÔN CÔNG NGHỆ HÓA HỌC

NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN
1. Cán bộ hướng dẫn: TS. Huỳnh Liên Hương
2. Đề tài: Tổng hợp diesel sinh học trực tiếp từ nguồn bùn thải bằng phương pháp cận tới
hạn
3. Sinh viên thực hiện:
Nguyễn Thị Nhiển

MSSV: 2102380

Đỗ Thị Hồng Phượng


MSSV: 2102385

4. Lớp: Công nghệ Hóa học K36
5. Nội dung nhận xét
a. Nhận xét hình thức
...........................................................................................................................................................................
...........................................................................................................................................................................
...........................................................................................................................................................................
b. Nhận xét về nội dung của luận văn
...........................................................................................................................................................................
...........................................................................................................................................................................
...........................................................................................................................................................................
...........................................................................................................................................................................
...........................................................................................................................................................................
...........................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................
c. Kết luận và kiến nghị
...........................................................................................................................................................................
...........................................................................................................................................................................
...........................................................................................................................................................................
Cần Thơ, ngày…tháng….năm 2014

SVTH: Nguyễn Thị Nhiển – Đỗ Thị Hồng Phượng

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

viii

WWW.BOIDUONGHOAHOCQUYNHON.BLOGSPOT.COM



WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON

CBHD: Ts. Huỳnh Liên Hương

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập- Tự do- Hạnh phúc

KHOA CÔNG NGHỆ



BỘ MÔN CÔNG NGHỆ HÓA HỌC

NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ PHẢN BIỆN
1. Cán bộ phản biện:
2. Đề tài: Tổng hợp diesel sinh học trực tiếp từ nguồn bùn thải bằng phương pháp cận tới
hạn
3. Sinh viên thực hiện:
Nguyễn Thị Nhiển

MSSV: 2102380

Đỗ Thị Hồng Phượng

MSSV: 2102385


4. Lớp: Công nghệ Hóa học K36
5. Nội dung nhận xét
a. Nhận xét hình thức
...........................................................................................................................................................................
...........................................................................................................................................................................
...........................................................................................................................................................................
b. Nhận xét về nội dung của luận văn
...........................................................................................................................................................................
...........................................................................................................................................................................
...........................................................................................................................................................................
...........................................................................................................................................................................
...........................................................................................................................................................................
...........................................................................................................................................................................
c. Kết luận và kiến nghị
...........................................................................................................................................................................
...........................................................................................................................................................................
...........................................................................................................................................................................
Cần Thơ, ngày…tháng….năm 2014

SVTH: Nguyễn Thị Nhiển – Đỗ Thị Hồng Phượng

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

ix

WWW.BOIDUONGHOAHOCQUYNHON.BLOGSPOT.COM


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM


WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON

CBHD: Ts. Huỳnh Liên Hương

TÓM TẮT
Ý tưởng tận dụng nguồn lipid từ bùn thải để tổng hợp biodiesel vừa là một giải
pháp giúp giải quyết nhu cầu bức thiết về nhiên liệu đồng thời cũng góp phần trong
việc giảm tải chi phí cho việc xử lý các bùn thải và từ đó góp phần bảo vệ môi trường.
Đây cũng là mục tiêu mà đề tài “Tổng hợp diesel sinh học trực tiếp từ nguồn bùn thải
bằng phương pháp cận tới hạn” hướng đến.
Trong đề tài này, bùn hoạt tính có nguồn gốc từ nước thải của Công ty CP Gò
Đàng sẽ được nghiên cứu qua 3 nội dung:
Thứ nhất, trích ly và làm tinh khiết dầu thô từ bùn khô. Chất béo từ bùn sẽ được
trích ly bằng soxhlet sử dụng 3 loại dung môi là hexane, methanol và isopropanol
trong 4 mức thời gian là 8 h, 12 h, 24 h và 30 h để xác định loại dung môi và thời gian
trích ly tối ưu. Dầu thô sau khi trích ly sẽ được loại sáp và gum. Thành phần cơ bản
của chất béo trung tính sẽ được khảo sát. Kết quả cho thấy hiệu suất trích ly tối ưu là
27.965 ± 0.994% ứng với dung môi isopropanol và thời gian trích là 12 h. Về thành
phần các chất béo trong dầu thô trích ly được, chiếm khoảng 75% là chất béo trung
tính, trong đó FFA chiếm hàm lượng khá cao là 85 wt.%, còn lại là các glyceride và
các thành phần khác.
Thứ hai, tiến hành tổng hợp biodiesel trực tiếp từ nguồn nguyên liệu bùn thô
bằng phương pháp cận tới hạn. Phản ứng sẽ được tiến hành với các thông số khảo sát
là nhiệt độ (150-200 ºC), thời gian phản ứng (2-6 h) và tỉ lệ bùn: methanol (1:10-1:30
g/ml). Sản lượng FAME cao nhất thu được là 90.8% ở 217 ºC, 4 h và tỉ lệ
bùn:methanol là 1:20 g/ml.
Thứ ba, phân tích thống kê dựa trên phương pháp bề mặt đáp ứng RSM kết hợp
với mô hình tâm phức hợp CCD với 3 yếu tố - 3 mức thiết kế thí nghiệm. Phân tích
phương sai được áp dụng để kiểm tra các mối quan hệ giữa thông số đầu vào và các

kết quả phản ứng để xác định điều kiện tối ưu. Kết quả cho thấy 96.4% sự thay đổi
trong các phản ứng có thể được giải thích đầy đủ bằng mô hình đa thức. Sản lượng
FAME tối ưu là 89.04% đạt được ở 200 ºC, 5.11 h và tỉ lệ bùn:methanol là 1:22.5
g/ml.
SVTH: Nguyễn Thị Nhiển – Đỗ Thị Hồng Phượng

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

x

WWW.BOIDUONGHOAHOCQUYNHON.BLOGSPOT.COM


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON

CBHD: Ts. Huỳnh Liên Hương

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
FAME:

Fatty acid methyl ester

MG:

Monoglyceride

DG:


Diglyceride

TG:

Triglyceride

FFA:

Free fatty acid

GC:

Gas chromatography – Sắc kí khí

FID:

Flame Ioniation Detetor – Đầu dò ion hóa ngọn lửa

TCD:

Thermal Conductivity Detector – Dầu dò dẫn nhiệt

ECD:

Electron Capture Detector – Dầu dò cộng kết điện tử

FPD:

Flame Photometric Detector – Đầu dò quang hóa ngọn lửa


NPD:

Nitrogen Phosphor Detector – Đầu dò nitơ phospho

MS:

Mass Spectrometry – Khối phổ

TCVN:

Tiêu chuẩn Việt Nam

CSSX:

Cơ sở sản xuất

CT:

Công ty

CP:

Cổ phần

SVTH: Nguyễn Thị Nhiển – Đỗ Thị Hồng Phượng

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

xi


WWW.BOIDUONGHOAHOCQUYNHON.BLOGSPOT.COM


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON

CBHD: Ts. Huỳnh Liên Hương

DANH MỤC HÌNH
Hình 2-1 Bùn từ quá trình xử lý nước thải Công ty CP Gò Đàng, tỉnh Tiền Giang ....... 4
Hình 2-2 Bùn thải được xử lý bằng phương pháp chôn lấp .......................................... 6
Hình 2-3 Acid oleic và đồng phân trans của nó là acid elaidic...................................... 9
Hình 2-4 Glycerol mất 2 phân tử nước để tạo thành aldehyd alylic ............................ 10
Hình 2-5 Phản ứng thủy phân của triglyceride ........................................................... 11
Hình 2-6 Phản ứng xà phòng hóa của triglyceride ...................................................... 12
Hình 2-7 Cấu tạo của phospholipid ............................................................................ 15
Hình 2-8 Cấu tạo tổng quát của sáp............................................................................ 15
Hình 2-9 Sự hình thành của nhiên liệu hóa thạch ....................................................... 21
Hình 2-10 Một vài nguồn năng lượng tái sinh ............................................................ 22
Hình 2-11 Một số nguồn nguyên liệu được sử dụng để tổng hợp biodiesel................. 24
Hình 2-12 Sơ đồ quy trình thực hiện phản ứng transester hóa thông thường và
transester hóa trực tiếp ............................................................................................... 26
Hình 2-13 Phản ứng ester hóa bởi xúc tác acid........................................................... 27
Hình 2-14 Phản ứng transester hóa bằng xúc tác kiềm ............................................... 28
Hình 2-15 Sơ đồ các phản ứng tạo FAME.................................................................. 29
Hình 2-16 Sơ đồ chung của quá trình tổng hợp biodiesel bằng xúc tác ....................... 30
Hình 2-17 Các hoạt động hình thành trong phản ứng ester khi sử dụng xúc tác base .. 30
Hình 2-18 Phản ứng xà phòng hóa giữa xúc tác base với FFAs trong nguyên liệu ..... 31
Hình 3-1 Bộ trích soxhlet Lab-Line ........................................................................... 49

Hình 3-2 Thiết bị phản ứng cận tới hạn Minicla ......................................................... 50
Hình 3-3 Máy sắc ký khí (GC) ................................................................................... 50
Hình 3-4 Cân phân tích .............................................................................................. 51
Hình 3-5 Thiết bị lọc chân không ............................................................................... 51

SVTH: Nguyễn Thị Nhiển – Đỗ Thị Hồng Phượng

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

xii

WWW.BOIDUONGHOAHOCQUYNHON.BLOGSPOT.COM


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON

CBHD: Ts. Huỳnh Liên Hương

Hình 3-6 Máy ly tâm Hettich EBA 20, Germany ....................................................... 52
Hình 3-7 Máy khuấy từ Schott-Gerate GmbH ............................................................ 52
Hình 3-8 Thiết bị cô quay chân không ....................................................................... 53
Hình 3-9 Máy nghiền bi Ceramic Inslrumenls Srl SASSUOLO – Italy ...................... 53
Hình 3-10 Sơ đồ quy trình trích ly dầu từ bùn thải ..................................................... 54
Hình 3-11 Bùn thô từ Công ty cổ phần thủy sản Gò Đàng sau khi sấy khô và nghiền
mịn ............................................................................................................................ 55
Hình 3-12 Bùn thô từ Công ty Wilmar Agro Việt Nam .............................................. 55
Hình 3-13 Bùn thô từ cơ sở sản xuất bong bóng cá Tỉnh Đồng Tháp ........................ 56
Hình 3-14 Sơ đồ quy trình khử sáp gum dầu thô ........................................................ 57

Hình 3-15 Sơ đồ chi tiết quy trình tổng hợp biodiesel từ bùn thải .............................. 59
Hình 3-16 Hỗn hợp trước và sau khi ly tâm tách lớp để thu sản phẩm phần trên ........ 60
Hình 3-17 Khuấy gia nhiệt hỗn hợp dầu thô và acetone ............................................. 64
Hình 3-18 Khoảng nhiệt hóa hơi của thành phần chất béo được phân tích bằng sắc kí
khí GC ....................................................................................................................... 71
Hình 4-1 Biểu đồ thể hiện hiệu suất quá trình trích ly dầu thô từ ba nguồn nguyên liệu
bùn ............................................................................................................................ 72
Hình 4-2 Các mẫu dầu đã khử sáp và gum từ ba nguồn nguyên liệu bùn .................... 73
Hình 4-4 Mẫu dầu bùn thu được bằng phương pháp chiết soxhlet bằng dung môi
hexane trong thời gian 24 h ........................................................................................ 75
Hình 4-3 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của loại dung môi và thời gian đến hiệu suất trích
ly dầu bùn ................................................................................................................. 75
Hình 4-5 Sáp và gum ................................................................................................ 78
Hình 4-6 Mẫu dầu bùn trước hình 4-6 (a) trước và sau 4-6 (b) khử sáp và gum tương
ứng với ba loại dung môi ........................................................................................... 79
Hình 4-7 Biểu đồ thể hiện thành phần có trong sản phẩm biodiesel thu được sau khi
phân tích GC.............................................................................................................. 83
SVTH: Nguyễn Thị Nhiển – Đỗ Thị Hồng Phượng

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

xiii

WWW.BOIDUONGHOAHOCQUYNHON.BLOGSPOT.COM


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON


CBHD: Ts. Huỳnh Liên Hương

Hình 4-8 Một số mẫu biodiesel thu được ở các điều kiện phản ứng khác nhau ........... 84
Hình 4-9 Đồ thị phân tích sự tương quan giữa các biến thực nghiệm và biến tiên lượng
.................................................................................................................................. 86
Hình 4-10 Đồ thị phân tích hệ số tương quan giữa các biến với nhau ......................... 87
Hình 4-11 Kết quả phân tích sự ảnh hưởng của các yếu tố nhiệt độ, tỉ lệ bùn:methanol
và thời gian phản ứng đến quá trình tổng hợp biodiesel ............................................. 92
Hình 4-12 Phân tích phần dư để kiểm tra các giả định của mô hình ........................... 94
Hình 4-13 Đồ thị 3D và contour thể hiện sự ảnh hưởng của các biến độc lập đến hiệu
suất tổng hợp biodiesel .............................................................................................. 96
Hình 4-14 Mẫu biodiesel thu được ở điều kiện tối ưu theo kết quả tối ưu hóa: 200 oC,
5.11h và tỉ lệ bùn:methanol là 1:22.5 g/ml ................................................................. 97

SVTH: Nguyễn Thị Nhiển – Đỗ Thị Hồng Phượng

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

xiv

WWW.BOIDUONGHOAHOCQUYNHON.BLOGSPOT.COM


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON

CBHD: Ts. Huỳnh Liên Hương

DANH MỤC BẢNG

Bảng 2-1 Thành phần có trong bùn thải của một nhà máy xử lý nước thải ở Bắc Kinh. 5
Bảng 2-2 Phân loại lipid theo tính phân cực ................................................................. 8
Bảng 2-3 Phân loại lipid theo đặc điểm của các gốc acyl ............................................. 8
Bảng 2-4 Các acid béo thường có trong các nguồn nguyên liệu sản xuất biodiesel ..... 14
Bảng 2-5 Chỉ tiêu hóa học của dầu khử gum .............................................................. 16
Bảng 2-6 So sánh hiệu quả của xúc tác base xúc tác enzyme ..................................... 32
Bảng 2-7 Giới thiệu một số chỉ tiêu chất lượng đối với dầu biodiesel (tiêu chuẩn EN
590) và biodiesel (tiêu chuẩn EN 14214, ASTM D6751) ........................................... 35
Bảng 2-8 Tiêu chuẩn chất lượng biodiesel của một số nước ....................................... 36
Bảng 2-9 Các điểm phân vị của phân phối chuẩn Cochoren với P = 0.05 ................... 45
Bảng 3-1 Hóa chất sử dụng trong quá trình trích ly và làm tinh khiết dầu .................. 48
Bảng 3-2 Hóa chất sử dụng trong quá trình thực hiện sắc kí bản mỏng ...................... 48
Bảng 3-3 Hóa chất sử dụng trong quá trình thực hiện đo chỉ số acid của dầu sạch ..... 49
Bảng 3-4 Hóa chất dùng để thực hiện phản ứng tổng hợp biodiesel ........................... 49
Bảng 3-5 Hóa chất dùng để phân tích sắc ký khí ........................................................ 49
Bảng 3-6 Bảng bố trí các nghiệm thức ứng với điều kiện thực hiện ........................... 62
Bảng 3-7 Tổ chức thí nghiệm trực giao ...................................................................... 65
Bảng 3-8 Bảng bố trí các nghiệm thức ....................................................................... 66
Bảng 3-9 Biến mã hóa ............................................................................................... 67
Bảng 4-1 Hiệu suất trích ly dầu từ ba nguồn nguyên liệu bùn .................................... 72
Bảng 4-2 Hàm lượng các thành phần có trong ba mẫu dầu từ ba nguồn nguyên liệu .. 73
Bảng 4-3 Hiệu suất trích ly của 3 loại dung môi ở các khoảng thời gian khác nhau.... 74
Bảng 4-4 Kết quả hàm lượng sáp, gum trong mỗi mẫu dầu thô từ 3 loại dung môi trích
ly ............................................................................................................................... 78
Bảng 4-5 Chỉ số acid của ba mẫu dầu bùn ứng với ba loại dung môi trích ly.............. 79
SVTH: Nguyễn Thị Nhiển – Đỗ Thị Hồng Phượng

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

xv


WWW.BOIDUONGHOAHOCQUYNHON.BLOGSPOT.COM


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON

CBHD: Ts. Huỳnh Liên Hương

Bảng 4-6 Thành phần chất béo trung tính có trong dầu bùn trích bằng dung môi hexane
đã loại sáp và gum ..................................................................................................... 81
Bảng 4-7 Thành phần trong mẫu biodiesel sau phản ứng tại 20 thí nghiệm trong
phương pháp tối ưu .................................................................................................... 82
Bảng 4-8 Bảng phân bố các yếu tố và kết quả thí nghiệm trong phương pháp tối ưu hóa
.................................................................................................................................. 84
Bảng 4-9 Kết quả phân tích ANOVA sự sai khác giữa giá trị thực nghiệm và giá trị
tiên lượng .................................................................................................................. 85
Bảng 4-10 Kết quả của 5 mô hình cho kết quả là tốt nhất ........................................... 88
Bảng 4-11 Phân tích phương sai ................................................................................ 89
Bảng 4-12 Phân tích anova cho từng bước độc lập ..................................................... 89
Bảng 4-13 Đánh giá sự ảnh hưởng của các giá trị ...................................................... 90
Bảng 4-14 Phân tích ảnh hưởng của đa cộng tuyến trong mô hình hồi quy tuyến tính 91

SVTH: Nguyễn Thị Nhiển – Đỗ Thị Hồng Phượng

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

xvi


WWW.BOIDUONGHOAHOCQUYNHON.BLOGSPOT.COM


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON

CBHD: Ts. Huỳnh Liên Hương

CHƯƠNG 1
MỞ ĐẦU
1.1 Lý do chọn đề tài
Hiện nay, nhu cầu về nguồn nhiên liệu ngày càng tăng cao (một ngày tiêu thụ
85 triệu thùng nhiên liệu vào năm 2006 và theo dự đoán của các nhà nghiên cứu thì
đến 2030 chúng ta sẽ phải cần 107 triệu thùng cho một ngày) (Siddiquee, et al., 2011).
Đa số nguồn năng lượng sử dụng trên thế giới đều từ nguồn năng lượng hóa thạch, mà
nguồn năng lượng đó là nguồn không thể tái tạo và có xu hướng cạn kiệt trong tương
lai. Vấn đề cấp bách được đặt ra là cần có nguồn nhiên liệu rẻ tiền hơn và từ nguồn tái
tạo để thay thế nguồn năng lượng hóa thạch, nó có ít hoặc là không ảnh hưởng đến môi
trường. Những nguồn năng lượng đó bao gồm: biodiesel, alcohol, biomass, biogas
(Balat, 2007).
Biodiesel là một nguồn nhiên liệu có thể tái tạo, không độc và khi lưu trữ khá
an toàn và nó đáp ứng giống như một diesel. Khi cháy, nó sạch hơn petrolium diesel,
nó chứa oxygen và giảm các khí thải khác như: CO2, CO...(Dufey, 2006).
Chính từ những ưu điểm đó mà việc tìm kiếm các nguyên liệu rẻ tiền để sử
dụng trong việc sản xuất nhiên liệu sinh học đã được quan tâm và các nguồn đó bao
gồm chất thải mỡ động vật, dầu đã qua sử dụng và một nghiên cứu mới đó chính là từ
chất béo có trong bùn thải. Với tiềm năng có được như chi phí giảm hơn so với việc sử
dụng nhiên liệu hóa thạch, thậm chí nguyên liệu miễn phí, hoặc có thể với các ưu đãi
khác, thì bùn thải là nguồn đang được nghiên cứu làm nguyên liệu sản xuất nhiên liệu

sinh học tiềm năng.
Việt Nam là một nước đang phát triển với sự xuất hiện của các khu công nghiệp
mới cũng như là sự đô thị hóa đã dẫn đến vấn đề môi trường bị ảnh hưởng nghiêm
trọng do lượng chất thải. Bùn sau khi thu gom được vận chuyển đến đổ bỏ tại các khu
đất trống cách xa khu dân cư hoặc tại các ao nuôi thủy sản cần được san lấp, thậm chí
đổ vào bất cứ khu vực nào có thể. Chính việc đổ bùn tràn lan và hoàn toàn không được
xử lý như hiện nay sẽ gây ảnh hưởng đến môi trường, đặc biệt là việc tích tụ các kim
loại, gây tình trạng mất vệ sinh, mùi hôi thối (Bắc, 2011). Nghiêm trọng hơn, bùn thải

SVTH: Nguyễn Thị Nhiển – Đỗ Thị Hồng Phượng

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

1

WWW.BOIDUONGHOAHOCQUYNHON.BLOGSPOT.COM


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON

CBHD: Ts. Huỳnh Liên Hương

đang gây ra những ảnh hưởng nặng nề do được đổ bỏ, chôn lấp không có lớp lót chống
thấm nên các chất ô nhiễm thấm xuống nguồn nước ngầm và nước mặt làm cho chất
lượng nguồn nước bị suy giảm. Vì thế nếu chúng ta tận dụng từ nguồn bùn thải đó và
tổng hợp biodiesel thì ta sẽ giải quyết được vấn đề môi trường và cũng như là vấn đề
về kinh phí phải xử lý nó.
1.2 Mục đích nghiên cứu

Nghiên cứu chuyển hóa nguồn chất béo có trong bùn thải (không có giá trị kinh
tế) thành biodiesel bằng phương pháp cận tới hạn.
1.3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
1.3.1 Đối tượng nghiên cứu
Bùn thải từ công ty cổ phần thủy sản Gò Đàng, khu công nghiệp Mỹ Tho, tỉnh
Tiền Giang.
Bùn thải từ Công Ty TNHH Wilmar Agro Việt Nam tại Thành Phố Cần Thơ.
Bùn từ nước thải trực tiếp chưa qua xử lý của Cơ sở sản xuất bong bóng cá
Thành Lợi, tỉnh Đồng Tháp.
1.3.2 Phạm vi nghiên cứu
 Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình trích ly chất béo từ bùn bằng hệ
thống trích soxhlet.
 Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tổng hợp biodiesel trực tiếp từ
bùn khô bằng phương pháp cận tới hạn.
 Phân tích và đánh giá thành phần lipid có trong bùn thải và thành phần
biodiesel tổng hợp được bằng phương pháp sắc ký khí (GC).
1.3.3 Lựa chọn phương pháp thực hiện và ý nghĩa
Dầu thực vật hay mỡ động vật là những nguồn nhiên liệu khá tốn kém khi sử
dụng cho việc tổng hợp biodiesel, không những thế, nó còn ảnh hưởng đến nguồn
lương thực trên thế giới. Vì thế, tìm ra một nguồn nguyên liệu rẻ tiền cho quá trình
tổng hợp biodiesel trở thành cấp thiết. Bùn thải đã được chọn như một nguồn nguyên
liệu khá tốt, trong những nghiên cứu trước đây, bùn thải có thể chứa một lượng lipid
lên đến 20% trọng lượng (Dufreche, et al., 2007).

SVTH: Nguyễn Thị Nhiển – Đỗ Thị Hồng Phượng

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

2


WWW.BOIDUONGHOAHOCQUYNHON.BLOGSPOT.COM


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON

CBHD: Ts. Huỳnh Liên Hương

Khi so sánh hai phương pháp: tổng hợp biodiesel từ dầu trích từ bùn thải và
tổng hợp trực tiếp từ bùn thì phương pháp tổng hợp trực tiếp được ưu tiên phát triển.
Vì hiệu suất có thể đạt được là đến 95%, và không phải trải qua quá trình trích ly dầu,
điều đó giúp rút ngắn thời gian, đồng thời giảm lượng dung môi sử dụng (Mondala, et
al., 2009).
Có rất nhiều phương pháp được áp dụng để tổng hợp biodiesel trực tiếp từ
nguyên liệu mang dầu như: phương pháp sử dụng xúc tác base hoặc acid, phương pháp
siêu tới hạn và phương pháp cận tới hạn (Marchetti, et al., 2007). Tuy nhiên, phương
pháp sử dụng xúc tác sẽ khó khăn trong quá trình thu và tách sản phẩm do có sản phẩm
phụ không mong muốn - sản phẩm xà phòng hóa. Phương pháp siêu tới hạn thực hiện
ở nhiệt độ và áp suất khá cao, cần phải thận trọng và kĩ năng tốt để đảm bảo sự an toàn
trong quá trình thực hiện.
Phương pháp cận tới hạn có thể tổng hợp biodiesel từ bùn thải mà không cần
trích ly chất béo, phương pháp này cho kết quả không thua kém so với các phương
pháp trên, hơn nữa, thân thiện với môi trường vì không sử dụng xúc tác (Ju, et al.,
2013).
1.4 Địa điểm và thời gian thực hiện
Địa điểm: Phòng thí nghiệm hóa hữu cơ, Khoa Công nghệ, Khu 2, Trường Đại học
Cần Thơ, đường 3/2, phường Xuân Khánh, quận Ninh Kiều, TP. Cần Thơ.
Thời gian thực hiện: từ tháng 7/2014 đến cuối 11/2014.


SVTH: Nguyễn Thị Nhiển – Đỗ Thị Hồng Phượng

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

3

WWW.BOIDUONGHOAHOCQUYNHON.BLOGSPOT.COM


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON

CBHD: Ts. Huỳnh Liên Hương

CHƯƠNG 2
TỔNG QUAN
2.1 Tổng quan về bùn thải
2.1.1 Khái niệm
Bùn thải là sản phẩm thải ra từ quá trình xử lý nước thải của các nhà máy, khu
công nghiệp và nước thải sinh hoạt của con người v.v... Bùn được chia làm hai loại:
 Bùn sơ cấp thu được từ quá trình xử lý nước thải cơ học, là sự kết hợp nổi
giữa dầu mỡ và các chất rắn thu thập ở phía dưới bể lắng sơ cấp sau khi sàng
lọc và loại bỏ cát sỏi.
 Bùn thứ cấp (bùn hoạt tính) được tạo thành từ quá trình xử lý nước thải sinh
học, bao gồm chủ yếu là các tế bào vi sinh vật khác nhau chủ yếu là vi khuẩn và
chất rắn lơ lửng trong quá trình xử lý sinh học hiếu khí nước thải và thu thập
trong quá trình lắng thứ cấp (Mondala, et al., 2009).

Hình 2-1 Bùn từ quá trình xử lý nước thải Công ty CP Gò Đàng, tỉnh Tiền Giang

2.1.2 Thành phần của bùn thải
Bùn thải là một hỗn hợp phức tạp các thành phần vi lượng bao gồm: vi sinh vật,
các chất hữu cơ (protein và peptide, polysaccharides, chất béo), các hợp chất vô cơ và
một lượng lớn nước (80-90% khối lượng bùn).
Bên cạnh đó, bùn thải chứa rất nhiều chất độc hại như: tác nhân gây bệnh, kim
loại nặng, và thậm chí cả dioxin, gây hại cho sức khỏe và môi trường (Zhu, et al.,
2012). Xử lý vấn đề bùn trở thành trọng tâm của vấn đề môi trường.

SVTH: Nguyễn Thị Nhiển – Đỗ Thị Hồng Phượng

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

4

WWW.BOIDUONGHOAHOCQUYNHON.BLOGSPOT.COM


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON

CBHD: Ts. Huỳnh Liên Hương

Bảng 2-1 Thành phần có trong bùn thải của một nhà máy xử lý nước thải ở Bắc Kinh

Hàm lượng
52,5 %
9,75 mg/g
1,71 mg/g
28,26 mg/g

0,137 mg/g
1,26 mg/g
0,255 mg/g
28,4 mg/g
0,032 mg/g
385,4 mg/g

Tên thành phần
Vi sinh vật
Cl
K
Fe
Cu
Zn
Mn
Ca
Pb
Thành phần khác

Nguồn: ( />
2.1.3 Tình hình bùn thải trong nước và trên thế giới
Theo thống kê năm 2008, lượng bùn thô sinh ra từ sáu nhà máy xử lý nước thải ở
London, ON, Canada lên đến 7600 tấn. Ở Mỹ, các nhà máy xử lý nước thải sinh ra hơn
6.2 triệu tấn bùn khô mỗi năm (Mondala, et al., 2009). Chi phí cho việc xử lý bùn
chiếm từ 20-60% tổng chi phí sản xuất của nhà máy. Ở Việt Nam, chỉ tính riêng ở
TP.HCM tổng lượng bùn thải lên đến 3,000 – 4,000 m³/ngày, tương đương 5,000 –
6,000 tấn/năm (Việt, 2012). Nguồn bùn này chủ yếu phát sinh từ hệ thống thoát nước
thải sinh hoạt đô thị, hệ thống thoát nước thải công nghiệp, các nhà máy xử lý nước
cấp, hay từ các hoạt động nạo vét kênh rạch định kỳ, v.v…. Đây là nguồn thải ảnh
hưởng rất xấu đến môi trường nếu không được xử lý nghiêm túc, đúng đắn và kịp thời

(Thanh, 2011).
Mặc dù có rất nhiều cách để xử lý bùn như bãi chôn lấp hợp vệ sinh, đốt, quá
trình lên men kỵ khí, phân bón...(Hương, 2013). Nhưng để mỗi phương pháp đều có
những hạn chế riêng, ví dụ:
 Thiêu đốt: Chi phí vận hành cao, lượng khí thải có chứa dioxin và các kim
loại nặng.
 Chôn lấp: Chiếm nhiều diện tích đất, tích lũy kim loại nặng và các chất ô
nhiễm hữu cơ độc hại trong đất.

SVTH: Nguyễn Thị Nhiển – Đỗ Thị Hồng Phượng

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

5

WWW.BOIDUONGHOAHOCQUYNHON.BLOGSPOT.COM


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON

CBHD: Ts. Huỳnh Liên Hương

Hình 2-2 Bùn thải được xử lý bằng phương pháp chôn lấp
Bởi vì một số những lý do này, công nghệ tái chế là phải phù hợp với chiến lược
"phát triển bền vững" đã trở thành một xu hướng chào đón để điều trị tất cả chất thải.
Bùn thải từ nhà máy xử lý nước thải đô thị và công nghiệp là một vấn đề lớn gây
hại cho môi trường và sức khỏe con người, vấn đề này đang được quan tâm ngày càng
nhiều.

2.1.4 Tiềm năng của bùn thải trong việc làm nguyên liệu cho việc tổng hợp
biodiesel
Những nghiên cứu trước đây cho thấy rằng trong bùn thải chứa hàm lượng chất
béo tích trữ cao bao gồm triglycerides, diglycerides, monoglycerides, phospholipid và
các acid béo tự do.
Một nghiên cứu khác đã chứng minh rằng có đến 36.8% khối lượng bùn khô có
sự hiện diện của acid béo và các steroid; và axit béo trong bùn chủ yếu có mạch
cacbon trong khoảng từ C10 đến C18 (Jardé, et al., 2005), đây là một trong những ưu
điểm của dầu bùn khi được lựa chọn làm nguồn nguyên liệu cho sản xuất biodiesel so
với các nguồn nguyên liệu khác.
Ngoài ra, những phân tích trong các nghiên cứu trước đây đã chỉ ra rằng dựa trên
cấu trúc mạch cacbon và mức độ chưa bão hòa của các chất béo trung tính trong dầu

SVTH: Nguyễn Thị Nhiển – Đỗ Thị Hồng Phượng

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

6

WWW.BOIDUONGHOAHOCQUYNHON.BLOGSPOT.COM


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON

CBHD: Ts. Huỳnh Liên Hương

bùn có thể nhận xét rằng các dẫn xuất methyl ester hay biodiesel từ dầu bùn cho độ
nhớt hợp lí và có mức độ oxi hóa thấp phù hợp với tiêu chuẩn quy định cho biodiesel.

Từ đó có thể kết luận rằng dầu bùn là một trong những nguồn nguyên liệu tiềm
năng thay thế cho các nguồn nguyên liệu truyền thống từ dầu/mỡ động, thực vật cho
quá trình sản xuất biodiesel. Vì thế, việc sử dụng các nguồn chất béo có trong bùn thải
để làm nguyên liệu cho sản xuất biodiesel đã và đang thu hút nhiều sự quan tâm của
các nhà khoa học trên thế giới. Mikhail Gladysev - một trong những tác giả của đề tài
nghiên cứu cho biết: “Chất lượng của loại dầu diesel sinh học tương đối tốt là nhờ tỷ lệ
axit béo trong thành phần của bùn cao, đạt tới 14,5%”.
Lipid có trong bùn thải có tiềm năng trở thành nguồn năng lượng tái sinh, bằng
các phương pháp hóa sinh chúng có thể chuyển thành nhiên liệu sinh học.
2.2 Tổng quan về lipid
2.2.1 Khái niệm về lipid
Lipid là hợp chất hữu cơ có chứa nhóm hydrocacbon, đó là nền tảng cấu trúc và
chức năng của tế bào sống. Lipid là hợp chất không phân cực nên sẽ tan trong hợp chất
không phân cực như: ancohol, ether, benzene... và không tan trong nước vì nước là
hợp chất phân cực.
Tên gọi lipid dùng để chỉ chung các loại mỡ, dầu và các chất béo giống mỡ ở
động vật và thực vật. Về mặt hóa học, lipid là những este giữa alcol và acid béo điển
hình là chất triglyceride.
2.2.2 Thành phần cơ bản của lipid
Trong phần lớn các chất lipid có chứa hai thành phần chính là alcol và acid béo.
Alcol và acid béo được nối với nhau bằng liên kết este hoặc liên kết amid. Ngoài ra,
lipid còn có thể kết hợp với glucid tạo thành glucolipid có vai trò cấu trúc màng hoặc
kết hợp với protein tạo thành lipoprotein giữ vai trò quan trọng trong việc hòa tan và
vận chuyển lipid trong máu, giúp hấp thu vitamin tan trong lipid.

SVTH: Nguyễn Thị Nhiển – Đỗ Thị Hồng Phượng

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

7


WWW.BOIDUONGHOAHOCQUYNHON.BLOGSPOT.COM


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON

CBHD: Ts. Huỳnh Liên Hương

2.2.3 Phân loại lipid
Lipid có tính kỵ nước. Nó là chất hữu cơ không tan trong nước mà chỉ tan trong
các dung môi hữu cơ. Lipid có thể được phân loại thành lipid đơn giản và phức tạp tùy
theo đặc điểm của các gốc acyl được thể hiện trong bảng 2-3. Ngoài ra lipid còn được
phân loại theo đặc điểm phân cực để chia thành lipid có cực trung tính được thể hiện
cụ thể trong bảng 2-2.
Bảng 2-2 Phân loại lipid theo tính phân cực

Lipid trung tính
Acid béo
Mono-, di-, triacyl glycerol
Sterol và sterol ester
Carotenoid, tocopherol
Sáp

Lipid phân cực
Glycero-phospholipid
Glycero-glycolipid
Sphingo-phospholipid
Sphingo-glycolipid


Phần lớn các lipid là những dẫn xuất của các acid béo, được gọi là các acyl lipid
(triacyglyceride hay còn gọi là triglyceride) có mặt trong các mô động vật và một số
cơ quan thực vật. Hàm lượng lipid trong các mô dự trữ có thể lên đến 15-20% hay cao
hơn và là nguồn nguyên liệu quan trọng để thu glyceride trong công nghiệp.
Bảng 2-3 Phân loại lipid theo đặc điểm của các gốc acyl

Lipid đơn giản
(không xà phòng hóa)
Steroid
Carotenoid
Monoterpene
Tocopherol

Lipid phức tạp hay acyl lipid (xà phòng hóa)
Thành phần
Mono-, di-, triacyl glycerol Acid béo, glycerol
Phospholipid
 Acid béo
 Glycerol hay sphingosine
 Acid phosphoric
 Organic base
Glycolipid
 Acid béo
 Glycerol hay sphingosine
 Mono-, di- hay
oligosaccharide
Diol lipid
 Acid béo
 Ethane

 Propane
 Butane diol
Sáp (wax)
Acid béo, rượu béo
Sterol ester
Acid béo, sterol

SVTH: Nguyễn Thị Nhiển – Đỗ Thị Hồng Phượng

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

8

WWW.BOIDUONGHOAHOCQUYNHON.BLOGSPOT.COM


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON

CBHD: Ts. Huỳnh Liên Hương

2.2.4 Tính chất của lipid
2.2.4.1 Tính chất vật lý
 Nhiệt độ nóng chảy
Nhiệt độ nóng chảy phụ thuộc vào cấu tạo của dầu mỡ. Các acid béo no có nhiệt
độ nóng chảy cao hơn các acid béo chưa no. Trong các acid béo chưa no, nhiệt độ
nóng chảy còn phụ thuộc vào số lượng các nối đôi và cấu tạo không gian (đồng phân
cis hay trans) của các acid béo.
Acid béo không no càng có nhiều nối đôi trong phân tử thì nhiệt độ nóng chảy

càng thấp. Đồng phân cis có nhiệt độ nóng chảy thấp hơn acid béo có đồng phân trans.
Ví dụ, acid oleic có nhiệt độ nóng chảy là 13 ºC và đồng phân trans của nó là acid
elaidic có nhiệt độ nóng chảy là 51.5 ºC.

Hình 2-3 Acid oleic và đồng phân trans của nó là acid elaidic
Các acid béo vòng có nhiệt độ chảy cao hơn các acid béo khác có cùng số
cacbon. Người ta thường lấy trạng thái dầu mỡ ở nhiệt độ thường (15 ºC) để quy định.
Nói chung mỡ thường đặc và dầu thường lỏng ở nhiệt độ này.
 Độ tan
Dầu mỡ không tan trong nước, tan trong các dung môi hữu cơ như benzen,
cloroform, ether dầu hỏa, ít tan trong cồn, trừ dầu có cấu tạo các acid béo alcol (dầu
thầu dầu).
 Các tính chất vật lý khác
 Độ sôi của dầu mỡ cao, thường trên 300 ºC. Tỷ trọng của dầu mỡ thường nhỏ
hơn 1. Dầu thầu dầu có tỷ trọng cao nhất.
 Chỉ số khúc xạ vào khoảng 1.4690 – 1.4771
 Độ nhớt của dầu mỡ cao, từ 0.4 đến 0.92 poadơ, trong đó dầu thầu dầu có độ
nhớt cao nhất.

SVTH: Nguyễn Thị Nhiển – Đỗ Thị Hồng Phượng

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

9

WWW.BOIDUONGHOAHOCQUYNHON.BLOGSPOT.COM