Đăng ký Đăng nhập
Trang chủ Khoa học tự nhiên Hóa học - Dầu khi Bài tổng hợp trả lời câu hỏi hóa học xanh...

Tài liệu Bài tổng hợp trả lời câu hỏi hóa học xanh

.DOC
25
9921
98

Mô tả:

ĐỀ CƯƠNG ÔN TẬP Môn: Hóa học xanh 1. Hóa học xanh là gì? Nêu 12 nguyên tắc của Hóa học xanh (Paul Anastas & John Warner)? 12 nguyên tắc của kỹ thuật xanh ? Hóa học xanh là gì ? Hoá học xanh liên quan đến việc thiết kế các quá trình sản xuất và sản phẩm hoá học trong đó việc sử dụng hoặc tạo ra các chất độc hại được loại trừ hoàn toàn hoặc giảm đến mức thấp nhất. 12 nguyên tắc của hóa học xanh: (trang 12/sách) 1. Phòng ngừa chất thải: 2. Tiết kiệm nguyên tử 3. Sử dụng quá trình tổng hợp ít độc hại nhất 4. Thiết kế các hoá chất an toàn hơn 5. Sử dụng dung môi và chất trợ an toàn hơn 6. Thiết kế quá trình để đạt được hiệu quả năng lượng 7. Sử dụng nguyên liệu có khả năng tái tạo 8. Hạn chế quá trình tạo dẫn xuất 9. Sử dụng xúc tác 10. Thiết kế sản phẩm phân huỷ được 11. Phân tích sản phẩm ngay trong qui trình 12. Hoá học an toàn và phòng ngừa tai nạn. Có thể viết (((((1. Ngăn ngừa: Tốt nhất là ngăn ngừa sự phát sinh của chất thải hơn là là xửlý hay làm sạch chúng. 2. Tính kinh tế: Các phương pháp tổng hợp phải được thiết kế sao cho các nguyên liệu tham gia vào quá trình tổnghợp có mặt tới mức tối đa trong sản phẩm cuối cùng. 1 3. Phương pháp tổng hợp ít nguy hại: Các phương pháp tổng hợp được thiết kế nhằm sử dụng và tái sinh các chất ít hoặc không gây nguy hại tới sức khỏe con người và cộng đồng. Ví dụ: quá trình tổng hợp ta có thể thay dung môi CH3OH bằng dung môi nước để giảm sự độc hại của CH3OH hoặc là sử dụng chất ban đầu ít độc hại hơn. Mặc khác nếu hóa chất sử dụng ít độc hại thì dụng cụ ít tốn kém, quá trình sử dụng cũng đơn giản hơn. 4. Hóa chất an toàn hơn: Sản phẩm hóa chất được thiết kế, tính toán sao cho có thể đồng thời thực hiện được chức năng đòi hỏi của sản phẩm nhưng lại giảm thiểu được tính độc hại. 5. Dung môi và các chất phụ trợ an toàn hơn: Trong mọi trường hợp có thể nên dùng các dung môi, các chất tham gia vào quá trình tách và các chất phụ trợ khác không có tính độc hại. 6. Thiết kế nhằm sử dụng hiệu quả năng lượng: Các phương pháp tổng hợp được tính toán sao cho năng lượng sử dụng cho các quá trình hóa học ở mức thấp nhất. Nếu như có thể, phương pháp tổng hợp nên được tiến hành ở nhiệt độ và áp suất bình thường. 7. Sử dụng nguyên liệu có thể tái sinh: Nguyên liệu dùng cho các quá trình hóa học có thể tái sử dụng thay cho việc loại bỏ. 8. Giảm thiểu dẫn xuất: Vì các quá trình tổng hợp dẫn xuất đòi hỏi thêm các hóa chất khác và thường tạo thêm chất thải. 9. Xúc tác: Tác nhân xúc tác nên dùng ở mức cao hơn so với đương lượng các chất phản ứng. 10. Tính toán, thiết kế để sản phẩm có thể phân hủy sau sử dụng: Các sản phẩm hóa chất được tính toán và thiết kế sao cho khi thải bỏ chúng có thể bị phân huỷ trong môi trường. 11. Phân tích thời gian hữu ích để ngăn ngừa ô nhiễm: Phát triển các phương pháp phân tích cho phép quan sát và kiểm soát việc tạo thành các chất thải nguy hại. 12. Hóa học an toàn hơn để đề phòng các sự cố: Các hợp chất và quá trình tạo thành các hợp chất sử dụng trong các quá trình hóa học cần được chọn lựa sao cho có thể hạn chế 2 tới mức thấp nhất mối nguy hiểm có thể xảy ra do các tai nạn, kể cả việc thải bỏ, nổ hay cháy, hóa chất ))))) 12 nguyên tắc của kĩ thuật xanh: ( trang 18/sách) 1. Càng không độc hại càng tốt 2. Phòng ngừa thay vì xử lý 3. Thiết kế cho quá trình phân riêng 4. Sử dụng được tối đa hiệu quả vật chất, năng lượng, không gian và thời gian 5. Quan tâm xử lý đầu ra thay vì tăng cường đầu vào 6. Tính phức tạp của sản phẩm 7. Bền, nhưng khí thải ra môi trường thì không tồn tại lâu dài 8. Đáp ứng nhu cầu và hạn chế dư thừa quá mức quy định 9. Hạn chế tối đa tính đa dạng của nguyên vật liệu 10. Tác dụng nguồn nguyên vật liệu và năng lượng sẵn có 11. Thiết kế phải quan tâm đến giá trị sau khi hoàn thành chức năng sử dụng. 12. Có khả năng tái tạo thay vì cạn kiệt. 2. Chất lỏng ion là gì, cho VD? Các tính chất đặc trưng tổng quát của các chất lỏng ion? Chất lỏng ion là gì, cho VD? Chất lỏng ion là những chất lỏng chỉ chứa toàn bộ ion mà không có các phân tử trung hòa. VD: muối chứa cation hữu cơ như tetraankylammonium, alkylpyridinium,… Các tính chất đặc trưng tổng quát của các chất lỏng ion? + Các chất lỏng ion hoàn toàn không bay hơi và không có áp suất hơi + Các chất lỏng ion có độ bền nhiệt cao và không bị phân hủy vì nhiệt trong một khoảng nhiệt độ khá rộng. + Các chất lỏng ion có khả năng hòa tan 1 dảy khá rộng các chất hữu cơ, chất vô cơ cũng như các hợp chất cơ kim. + Các chất lỏng ion có khả năng hòa tan khá tốt các khí như H2, O2, CO, CO2. + Độ tan của chất lỏng ion phụ thuộc vào bản chất cation và anion tương ứng. + Các chất lỏng ion mặc dù phân cực nhưng thông thường không tạo phối trí với các hợp chất cơ kim, các enzyme và với các hợp chất hữu cơ khác nhau. 3 + Nhờ có tính chất ion, rất nhiều phản ứng hữu cơ được thực hiện trong dung môi chất lỏng ion, thường có tốc độ phản ứng lớn hơn so với trường hợp sử dụng các dung môi hữu cơ thông thường, đặc biệt là khi có sự hỗ trợ của vi sóng. + Hầu hết các chất lỏng ion có thể được lưu trữ trong 1 thời gian dài mà không bị phân hủy. + Các chất lỏng ion là dung môi có nhiều triển vọng cho các phản ứng cần độ chọn lọc quang học tốt. + Các chất lỏng ion chứa chloroaluminete ion (AlCl4-) là những axit Lewis mạnh, có khả năng thay thế cho axit độc hại như HF trong nhiều phản ứng cần sử dụng xúc tác axit. 3. Nguyên tắc tổng hợp chất lỏng ion? Cho VD minh họa quá trình tổng hợp một họ chất lỏng ion cụ thể (imidazonium, aluminate, ammonium)? nguyên tắc: ( có trong sách trang 150) -Quá trình tổng hợp chất lỏng ion được chia làm 2 giai đoạn chính: + tạo muối để hình thành cation thích hợp (gđ 1) +trao đổi ion để hình thành sản phẩm chất lỏng ion mong muốn (gđ 2a và 2b) -Trong 1 số trường hợp , chỉ cần gđ thứ 1. Ví dụ: chỉ cần tạo muối bậc 4 của các hợp chất amin hay photphat sử dụng các tác nhân alkyl hóa khác nhau tùy theo yêu cầu. -Trong trường hợp không thể hình thành các ion thích hợp bằng pp tạo muối như trên, cần sử dụng them gđ thứ 2. Ví dụ bắt đầu từ muối ammonium 4 [R’R3N+]X- điều chế từ gđ 1 , có thể sử dụng 2 pp để thu hồi anion thích hợp trong chất lỏng ion. Thứ nhất, có thể xử lí muối [R’R3N+]X với 1 Lewis acid dạng MXy để có chất lỏng ion [R’R3N]+[My+1]- . thứ 2, có thề trao đổi ion Xthành anion mong muốn -bằng cách xử lí muối M+A- kèm theo sự kết tủa M+X-, H+X-. - Trong trường hợp thứ 2, muối ammonium [R’R3N+]X- được tham gia phản ứng với muối M+A- kèm theo sự kết tủa M+X- , hoặc tham gia với acid mạnh như H+[A-] kèm theo sự giải phóng H+X-.: VÍ DỤ 4. Nguyên tắc tổng hợp chất lỏng ion? Trình bày một phản ứng hóa học sử dụng dung môi là chất lỏng ion? 5 *nguyên tắc: -Quá trình tổng hợp chất lỏng ion được chia làm 2 giai đoạn chính: + tạo muối để hình thành cation thích hợp (gđ 1) +trao đổi ion để hình thành sản phẩm chất lỏng ion mong muốn (gđ 2a và 2b) -Trong 1 số trường hợp , chỉ cần gđ thứ 1. Ví dụ: chỉ cần tạo muối bậc 4 của các hợp chất amin hay photphat sử dụng các tác nhân alkyl hóa khác nhau tùy theo yêu cầu. -Trong trường hợp không thể hình thành các ion thích hợp bằng pp tạo muối như trên, cần sử dụng them gđ thứ 2. Ví dụ bắt đầu từ muối ammonium [R’R3N+]X- điều chế từ gđ 1 , có thể sử dụng 2 pp để thu hồi anion thích hợp trong chất lỏng ion. Thứ nhất, có thể xử lí muối [R’R3N+]X với 1 Lewis acid dạng MXy để có chất lỏng ion [R’R3N]+[My+1]- . thứ 2, có thề trao đổi ion X- thành anion mong muốn -bằng cách xử lí muối M+A- kèm theo sự kết tủa M+X-, H+X-. - Trong trường hợp thứ 2, muối ammonium [R’R3N+]X- được tham gia phản ứng với muối M+A- kèm theo sự kết tủa M+X- , hoặc tham gia với acid mạnh như H+[A-] kèm theo sự giải phóng H+X-. Ví dụ: 6 5. Ưu điểm của việc sử dụng nước làm dung môi trong tổng hợp hữu cơ? Những phương pháp nhằm tăng độ tan hoặc độ phân tán của tác chất hữu cơ trong nước? 7  Ưu điểm: - Giá thành: nước là dung môi rẻ nhất và dễ kiếm nhất hiện nay - An toàn: hầu hết các dung môi hữu cơ thong thường đều có khả năng gây ra các vấn đề cháy nổ hoặc bệnh tật như ung thư chẳng hạn - Các vấn đề lien quan đến môi trường: sử dụng nước làm dung môi sẽ giảm được một lượng thải độc đáng kể vốn đang được thải ra môi trường từ những quá trình sử dụng dung môi hữu cơ độc hại dễ bay hơi - Bên cạnh đó việc sử dụng nước làm dung môi trong tổng hợp hữu cơ còn có ưu điểm :  Sử dụng nước làm dung môi cho phản ứng có khả năng làm tăng tốc độ phản ứng cũng như làm tăng tốc độ chọn lọc của sản phẩm  Bên cạnh đó, độ tan của oxygen trong nước thấp hơn so với trường hợp các dung môi hữu cơ thong thường, ít ảnh hưởng đến quá trình phản ứng xử dụng xúc tác phức kim loại chuyển tiếp – vốn nhạy cảm với oxygen  Ngoài ra, việc sử dụng nước làm dung môi sẽ có lợi cho các tác chất tan tốt trong nước , do không cần phải chuyển hóa chúng thành các dẫn xuất tan trong dung môi hữu cơ trước khi sử dụng. do đó có thể giảm được 1 số gđ trong quá trình tổng hợp  giảm chi phí và giảm chất thải độc * Những pp làm tăng độ tan hoặc độ phân tán của tác chất hữu cơ trong nước: 8 9 6. Ưu điểm của việc sử dụng nước làm dung môi trong tổng hợp hữu cơ? Trình bày một phản ứng hóa học sử dụng dung môi là nước, phân tích và giải thích các thành phần tham gia phản ứng? Ưu điểm của việc sử dụng nước làm dung môi trong tổng hợp hữu cơ? 1. Giá thành : Nước là dung môi rẻ nhất và dễ tìm nhất cho đến nay. 2. An toàn :Hầu hết các dung môi hữu cơ thông thường đều có khả năng gây ra các vấn đề cháy nổ hoặc gây ra những bệnh tật nguy hiểm như ung thư. 3. Các vấn đề liên quan đến môi trường: sử dụng nước làm dung môi sẽ giảm được một lượng chất thải độc hại đáng kể vổn đang được thải ra môi trường từ những quá trình sử dụng dung môi hữu cơ độc hại dễ bay hơi. Ngoài ra còn có các ưu điểm sau: + Sử dụng nước làm dung môi cho phản ứng có khả nang làm tăng tốc độ phản ứng cũng như làm tăng độ chọn lọc của sản phẩm do các tinh chất có một không hai của nước. + Độ tan của oxygen trong nước thấp hơn so với các hệ dung mội hữu cơ thông thường, do đó sẽ ít ảnh hưởng xấu lên các quá trình phản ứng sử dụng xúc tác phức kim loại chuyển tiếp ( vốn thường nhạy cảm với oxygen). + Việc tách sản phẩm hữu cơ ra khỏi nước cũng thực hiện dễ dàng bằng phương pháp tách pha,từ đó việc thu hồi và tái sử dụng xúc tác tan trong pha nước làm sẽ dễ dàng hơn. Trình bày một phản ứng hóa học sử dụng dung môi là nước, phân tích và giải thích các thành phần tham gia phản ứng? 10 Phản ứng giữa dẫn xuất benzene với gốc acryl ( metyl acrylate, etyl acrylate, styrene, acrylonitrile) được thực hiện trong dung môi là nước với xúc tác là muối palladium + Sử dụng dung dịch đệm là NaHCO3/NaOAc nhằm thay đổi độ pH của tác chất nhằm tan tốt hơn trong nước. + Sử dụng xúc tác chuyễn pha là CTAB(Cetyl trimetylammonium bromua) do đây là 1 chất hoạt động bề mặt gồm 1 đầu kị nước và ái nước nên nó có tác dụng tăng độ hòa tan và độ phân tán của tác chất trong nước. + Thực hiện ở nhiệt độ 80-1300C vì dẫn xuất benzene thường phản ứng xảy ra khó vì có vòng thơm do đó cần làm ở nhiệt độ cao. 7. CO2 siêu tới hạn là gì? Mô tả quá trình hình thành sCO2? Những thuận lợi và khó khăn khi sử dụng sCO2 làm dung môi trong tổng hợp hữu cơ? Ứng dụng sCO2 vào thực tế thế nào, lấy ví dụ? CO2 siêu tới hạn là gì? CO2 siêu tới hạn là CO2 ở trạng thái giữa khí và lỏng khi nhiệt độ và áp suất vượt quá điểm tới hạn tại điểm cân bằng lỏng khí, một trong những môi trường phản ứng được lựa chọn để thay thế cho các dung môi hữu cơ thông thường,bên cạnh các dung môi là chất lỏng ion và các hệ dung môi chứa nước nhằm giải quyết các vấn đề độc hai hay ô nhiễm do các dung môi thông thường gây ra. Mô tả quá trình hình thành sCO2? Quá trình hình thành sCO2: Khi đun CO2 và tăng nhiệt độ lên (khoảng 330C) các phân tử trong pha lỏng của CO2 được phân bố ít dày đặc hơn do hiện tượng giản nở nhiệt đồng thời phân bố rộng. Khi ngừng gia nhiệt thì pha lỏng chuyển thành pha khí do áp suất tăng lên rồi sau đó lại hình thành pha lỏng mỗi lần làm như trên thì tỷ trọng của hai pha lỏng khí có giá trị biến đổi lại gần nhau hơn. Thực hiện nhiều lần như trên thì các điểm trong phân tử CO2 sẽ hình thành điểm siêu tới hạn và khi đó sự khác biệt giữa pha lỏng và khí sẽ mất dần ( nhiệt độ và áp suật đạt giá trị tới hạn) có thể nhìn thấy trên thiết bị cao áp có kính quan sát. 11 Những thuận lợi và khó khăn khi sử dụng sCO2 làm dung môi trong tổng hợp hữu cơ?  Thuận lợi: - Dung môi trên cơ sở CO2 siêu tới hạn không độc hại, không gây cháy nổ, và có chi phí thấp hơn so với các dung môi thông thường khác. - Các chất khí như H2,O2,CO… thường rất ít tan trong các dung môi hữu cơ thông thường nhưng lại tan tốt trong CO2. - Sử dụng sCO2 sẽ tăng cường quá trình truyền khối trong hệ phản ứng (tăng cường tốc độ phản ứng đặc biệt các dạng khuếch tán vì sCO2 có độ nhớt thấp). - Dung môi CO2 có các tính chất vật lý có thể điều chỉnh được theo yêu cầu. - sCO2 có độ bền với tác nhân oxy hóa do CO2 không thể nào tiếp tục bị oxy hóa thành các sản phẩm có số oxy hóa cao hơn nên là dung môi lý tưởng cho các phản ứng oxy hóa xúc tác. - sCO2 có khả năng tạo điều kiện thuận lợi cho việc phân riêng sản phẩm, thu hồi và tái sử dụng xúc tác, đặc biệt là kim loại chuyển tiếp đắt tiền. - Có khả năng éo dài tuổi thọ của xúc tác, đặc biệt là xúc tác trên cơ sở là kim loại chuyện tiếp vì nó có khả năng hòa tan các chất đầu độc xúc tác.  Khó khăn: - Vì sCO2 là chất không phân cực nên chỉ sử dụng đối với các tác chất không phân cực, còn đối với các tác chất phân cực thì không áp dụng được. - Khi sử dụng sCO2 cần phải điều chỉnh các giá trị nhiệt độ hoặc áp suất thích hợp với từng phản ứng để có độ tan hợp lý. - Vì chủ yếu phức sử dụng là phức kim loại nên khi sử dụng sCO2 trên các phức kim loại chuyển tiếp phân cực như trên cơ sở phức phosphine,porphyrin,carbonyl…. Cần tăng độ tan của các phức kim loại này.  Ứng dụng sCO2 vào thực tế thế nào, lấy ví dụ? sCO2 được sử dụng chủ yếu là trong quá trình trích ly cũng như chiết tách trong công nghiệp dược phẩm, thực phẩm và mỹ phẩm. Các hợp chất tự nhiên như tinh dầu, chất màu, chất thơm là những chất nhạy cảm với các tác nhân vật lý. 12 Ví dụ: - Sử dụng sCO2 vào việc trích ly tinh dầu gấc để thu được hàm lượng vitamin E, ßcaroten, lycopen gấp nhiều lần so với các phương pháp trích ly thông thường - Áp dụng trong công nghệ chiết tách cafein ra khỏi cà phê và chè cũng được sử dụng sCO2 hàm lượng cafein sau khi chiết tách chỉ còn lại trong cà phê < 0,1% trong sản phẩm. - Dùng phương pháp sCO2 cũng được áp dụng để chiết tách các hoạt chất từ hoa huplon để dùng trong công nghệ bia và dược phẩm với sản lượng lớn (ở Đức sản phẩm chiết hoa huplon bằng công nghệ sCO2 là 10.000 tấn/năm), sản xuất sản phẩm có hàm lượng chất béo thấp và sản phẩm không cholesterol hoặc các sản phẩm chức năng khác. 8. Quy trình xử lý sơ bộ nguyên liệu dầu thực vật trước khi làm biodiezel? A. LỌC: loại bỏ các tạp chất cơ học có trong dầu B. XỬ LÍ HÀM LƯỢNG AXIT TỰ DO TRONG NGUYÊN LIỆU - Phương pháp trung hoà : để tách các axit tự do có trong dầu . Hàm lượng axit tự do càng thấp thì hiệu suất biodiezel càng cao Dầu dừa Dầu bônng Lượng axit 0,5 1,0 1,5 2,0 béo tự do % Hiệu suất 80 65 40 30 biodiezel,% Lượng axit 0,5 1,0 1,5 2,0 béo tự do % Hiệu suất 85 67 53 35 biodiezel ,% - Phương pháp glyxerin hoá : Phương pháp này làm giảm lượng axit béo tự do và làm tăng hiệu suất biodiezel. 13 Glyxerin + nguyên liệu Monoglyxerit và diglyxerit  CHOH Biodiezel 3 - Phương pháp sử dụng xúc tác axit : nhược điểm là nước ở lại trong phản ứng, và phải dùng dư lượng CH3OH để 1 phần tác dụng với axit béo (RCOOH), còn 1 phần thực hiện phản ứng trao đổi este. RCOOH + CH3OH  H SO  RCOOCH3 + H2O 2 4 C3H5(OCOR)3 + 3CH3OH 3RCOOCH3 + C3H5(OH)3 C. RỬA VÀ SẤY DẦU : để loại bỏ xà phòng ra khỏi dầu. D. TẨY MÀU DẦU : dùng chất hấp phụ loại các hợp chất gây màu, làm cho dầu sáng màu. Thường dùng than hoạt tính hoặc nhôm oxit. E. KHỬ MÙI : Khử mùi là quá trìng tách các chất gây mùi khỏi dầu đặ biệt là trong mỡ động vật. Phương pháp: cất cuốn hơi nước , dùng hơi nước quá nhiệt ( 325-375oc), trong chân không (5- 8 kPa). Có thể dùng than hoạt tính hoặc các chất hấp phụ rắn khác để khử mùi dầu. *Chú ý: Ngoài ra, ta có thể làm giảm lượng axit béo bằng phương pháp cất cuốn hơi nước ( làm giảm tsôi của các axit béo), chuyển axit béo ở thể lỏng thành khí. 9. Trình bày phương pháp tổng hợp biodiezel theo phương pháp trao đổi este? Cơ sở hóa học: 14 Phương pháp chuyển hóa este tạo biodiezel là phương pháp tốt nhất vì dễ thực hiện và chi phí thấp. Các đặc tính của alkyl este rất gần với diezel thông dụng. ROH: metanol (CH3OH), etanol (C2H5OH) và các rượu no khác. CÁC PHƯƠNG PHÁP TRAO ĐỔI ESTE KHÁC * Phương pháp siêu tới hạn: Đây là phương pháp mới không cần dùng xúc tác nhưng nhiệt độ và áp suất pứ cao (P = 100 Mpa, T = 850 K). Phương pháp cho hiệu suất chuyển hóa cao. 15 * Phương pháp chuyển hóa dầu thành axit, và sau đó este hóa thành biodiezel. Vì trải qua 2 giai đoạn nên hiệu suất không cao. * Phương pháp hai giai đoạn: Nguyên liệu đầu vào thường có hàm lượng acid tự do cao vì vậy chúng cần được tinh chế về còn 1-2% acid tự do, sau đó mới thực hiện phản ứng trao đổi este bằng xúc tác kiềm. - GĐ 1: Phản ứng este hóa trên xúc tác acid để đưa hàm lượng acid tự do trong dầu về 1%, CH3OH dùng dư để hấp thụ nước tạo ra, giúp phản ứng xảy ra theo chiều thuận. RCOOH + CH3OH (dư)  H SO  RCOOCH3 + H2O 2 4 - GĐ 2: Sản phẩm GĐ 1 sau khi tách acid H2SO4, metanol, nước được dùng làm nguyên liệu cho GĐ 2. Phản ứng trao đổi este bằng xúc tác kiềm. CH3OH/dầu = 4/1. Sau phản ứng hổn hợp phản ứng sẽ lắng tách thành 2 lớp. Lớp trên chủ yếu là biodiezel, lớp dưới là glyxeryl. 16 10. Tính chất, ưu và nhược điểm của nhiên liệu biodiezel (hoặc xăng ethanol)? Tính chất của biodiezel Biodiesel được sản xuất từ dầu thực vật hay mỡ động vật, có chỉ tiêu kỹ thuật gần giống với diesel khoáng. Về bản chất hóa học nó là monoankyl este của các axit béo mạch dài. Biodiesel thu được từ phản ứng trao đổi este của triglyxerit với rượu đơn chức mạch ngắn (như metanol, etanol…). Như vậy nguyên liệu để sản xuất biodiesel khá phong phú, và chúng có nguồn gốc sinh học, có thể tái tạo được. Ưu điểm của nhiên liệu biodiezel - Trị số xetan cao: trị số xetan là một đơn vị đo khả năng tự bắt cháy của nhiên liệu diezel. Nhiên liệu diezel thông thường có trị số xetan 50 – 54, biodiezel 56- 58. - Hàm lượng S thấp: trong biodiezel hàm lượng S thấp khoảng 0.001%, nó làm giảm đáng kể khi thải Sox gây ăn mòn thiết bị và ô nhiễm môi trường. - Quá trình cháy sạch: trong nhiên liệu biodiezel chứa khoảng 11% oxi nên quá trình cháy xảy ra hoàn toàn, không gây muội, cặn đáng kể trong động cơ. 17 - Khả năng bôi trơn cao nên giảm mài mòn; biodiezel có khả năng bôi trơn tốt hơn diezel khoáng. Khả năng bôi trơn đặc trưng bởi giá trị HFRR. Giá trị HFRR càng nhỏ thì khả năng bôi trơn của nhiên liệu càng tốt. Diezel đã xử lý S có HFRR 500, biodiezel 200 - Tính ổn định thấp: vì biodiezel dễ bị phân hủy ( phân hủy 98% trong 21 ngày) - Thích hợp cho mùa đông: phù hợp ở điều kiện -200C, còn diezel khoáng có hiện tượng kết tinh n- parafin làm tắc ngẽn ống dẫn nhiên liệu. - Giảm lượng khí thải và nguy cơ mắc bệnh ung thư: giảm 93% nguy cơ khí thải mắc bệnh ung thư so với diezel khoangsvif giảm hợp chất thơm, S, cháy hoàn toàn không dư hidrocacbon. - An toàn về cháy nổ: biodiezel có nhiệt độ chớp cháy cao trên 1100C, còn diezel 600C - Nguồn nguyên liệu cho tổng hợp hóa học: nguồn nguyên liệu sản xuất rượu béo cho dược phẩm và mỹ phẩm, các alkanolamin. Isopropylic este, các polyeste được ứng dụng như chất nhựa, chất hoạt động bề mặt,… - Có khả năng nuôi trồng được: tạo ra nguồn năng lượng độc lập, không làm suy yếu các nguồn năng lượng tự nhiên, không gây ảnh hưởng đến sức khỏe con người và môi trường. Nhược điểm của biodiezel - Giá thành cao: đắt hơn nhiên liệu diezel thông thường. nhưng bù lại thu được glyxerin là chất có tiềm năng thương mại lớn. VD: 1 gallon dầu đậu nành = 3 gallon diezel khoáng - Tính chất thời vụ: vì là tách ra từ cây trồng nên muốn có thường xuyên phải quy hoạch vùng nguyên liệu tốt. - Có thể gây ô nhiễm: nếu rửa không tốt còn dư xà phòng, kiềm dư, metanol, glyxerin,… là những chất gây ô nhiễm. vì vậy phải có tiêu chuẩn cụ thể để đánh giá chất lượng của biodiezel. 11. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tổng hợp biodiezel bằng phương pháp trao đổi este? 18 Độ ẩm và axit béo tự do: Wright và cộng sự yêu cầu nguyên liệu cho vào phải thỏa mãn: + glyxerit cần có trị số axit thấp + nguyên liệu phải được làm khan hoàn toàn + hàm lượng nước phải rất nhỏ (gây phản ứng xà phòng hóa, xà phòng sinh ra làm tăng độ nhớt => qt tách glyxerin khó) Ảnh hưởng của nhiệt độ: phản ứng este hóa có thể tiến hành ở các nhiệt độ khác nhau tùy vào loại dầu. nhiệt độ càng cao phản ứng càng nhanh, nhưng thường thì 55 – 700C ( t0C cao => tăng phản ứng xà phòng hóa và t0 sôi CH3OH là 640C => dễ bay hơi) - Ảnh hưởng của áp suất: áp suất không ảnh hưởng đến phản ứng, thường tiến hành ở P khí quyển. - Ảnh hưởng của tốc độ khuấy:vì phản ứng tồn tại trong 2 pha khác biệt nên tốc độ khuấy càng cao thì hiệu suất càng cao.VD: 300 vòng/phút, sau 8h => H= 12%, 600 vòng/phút, sau 2h => H = 97% - Ảnh hưởng của lượng metanol dư: vì là phản ứng thuận nghịch nên để phản ứng xảy ra theo chiều thuận thì lượng metanol dùng phải dư, tỉ lệ metanol/dầu 5-7,5 - Ảnh hưởng của thời gian phản ứng: thời gian phản ứng càng lâu thì hiệu suất càng cao, thường thì 1-8h. Nhưng cũng không được khuấy quá lâu vì dễ xảy ra phản ứng phụ. 12. Vi sóng là gì? Cơ chế ảnh hưởng của vi sóng trong tổng hợp hữu cơ? Vi sóng là gì? Là sóng điện từ có bức sóng dài hơn tia hồng ngoại nhưng ngắn hơn sóng radio, có bức sóng khoảng từ 1m (f= 0,3GHz) đến 1mm (f=300 GHz). Tuy vzy, ranh giới giữa hồng ngoại và vi sóng và sóng radio tần số cực cao là tùy ý và thay đổi trong các lĩnhvực nghiên cứu khác nhau. Cơ chế ảnh hưởng của vi sóng trong tổng hợp hữu cơ? Các phân tử thức ăn (nước, chất béo, đường và các chất hữu cơ khác) thường ở dạng lưỡng cực điện (có một đầu tích điện âm và đầu kia tích điện dương). Những lưỡng cực điện này có xu hướng quay sao cho nằm song song với chiều điện trường ngoài. Khi 19 điện trường dao động, các phân tử bị quay nhanh qua lại. Dao động quay được chuyển hóa thành chuyển động nhiệt hỗn loạn qua va chạm phân tử, sinh nhiệt và làm nóng thức ăn (10oC/giây).  Khi áp dụng vào tổng hợp hóa học nó giúp gia nhiệt phản ứng hiệu quả và tăng sự va chạm các phân tử phản ứng. Dẫn đến hiệu quả phản ứng tăng, do đó hiệu suất tăng. 13. Sóng siêu âm là gì? Cơ chế ảnh hưởng của sóng siêu âm trong tổng hợp hữu cơ? Sóng siêu âm là gì? Là sóng âm có tần số cao hơn ngưỡng tai người nghe đc.sóng siêu âm có tần số cao hơn 16000 Hz hoặc 20000 Hz. Ngoài ra, sóng siêu âm có bản chất là sóng dọc hay sóng nén, nghĩa là trong trường siêu âm các phần tử dao động theo phương cùng với phương truyền của sóng. Sóng siêu âm có tần số trên 100000 Hz gọi là siêu siêu âm. Cơ chế ảnh hưởng của sóng siêu âm trong tổng hợp hữu cơ? Nguyên lý tác động của sóng siêu âm gồm 2 phần: Hiện tượng xâm khí thực và Hiện tượng vi xoáy + Hiện tượng xâm khí thực Khi sóng siêu âm được truyền vào môi trường chất lỏng, các chu trình kéo và nén liên tiếp được tạo thành. Trong điều kiện bình thường, các phân tử chất lỏng ở rất gần nhau nhờ liên kết hóa học. Khi có sóng siêu âm, trong chu trình nén các phân tử ở gần nhau hơn và trong chu trình kéo chúng bị tách ra xa. Áp lực âm trong chu trình kéo đủ mạnh để thắng các lực liên kết giữa các phân tử và tạo thành những bọt khí nhỏ. Bọt khí 20
- Xem thêm -

Tài liệu liên quan