Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật hóa học: Tổng hợp xúc tác cacbon hóa mao quản trung bình từ nguồn bã tảo, ứng dụng để chuyển hóa dầu lanh thành biokerosen

TỔNG HỢP XÚC TÁC CACBON HÓA MAO QUẢN TRUNG BÌNH TỪ NGUỒN BÃ TẢO, ỨNG DỤNG ĐỂ CHUYỂN HÓA DẦU LANH THÀNH BIOKEROSEN

Tác giả: Trần Quốc Hải

Lĩnh vực: Kỹ thuật hóa học

Nội dung tài liệu:

Luận án này tập trung vào việc tổng hợp xúc tác cacbon hóa mao quản trung bình (MQTB) từ nguồn bã tảo. Quá trình này bao gồm việc chế tạo tiền chất biochar từ bã tảo, sau đó sunfo hóa để tạo ra các tâm axit. Xúc tác được điều chế bằng phương pháp khuôn mẫu mềm, sử dụng chất tạo cấu trúc và chất kết dính gel silica, với mục tiêu tăng cường diện tích bề mặt riêng và tối ưu hóa kích thước mao quản. Luận án cũng nghiên cứu ứng dụng của xúc tác này trong việc chuyển hóa dầu lanh thành biokerosen thông qua phản ứng trao đổi este. Sản phẩm biokerosen thu được sau đó được phối trộn với nhiên liệu phản lực thương mại (Jet A-1) để tạo ra nhiên liệu phản lực sinh học (NLPL). Nghiên cứu này hướng đến việc phát triển một quy trình sản xuất nhiên liệu sinh học bền vững và hiệu quả, tận dụng nguồn nguyên liệu tái tạo và có tiềm năng ứng dụng cao.

Mục lục chi tiết:

• Lời cam đoan
• Lời cảm ơn
• Danh mục các chữ viết tắt
• Mục lục
• Danh mục các bảng
• Danh mục các đồ thị, hình vẽ
• A. Giới thiệu về đề tài
• B. Nội dung luận án
  • Chương 1. Tổng quan lý thuyết
    • 1.1. Xúc tác cacbon hóa và cacbon hóa MQTB
      • 1.1.1. Khái quát chung về xúc tác cacbon hóa
      • 1.1.2. Khái quát về xúc tác cacbon hóa MQTB
      • 1.1.3. Các phương pháp chế tạo xúc tác cacbon hóa MQTB
      • 1.1.4. Nguyên liệu bã tảo để tổng hợp xúc tác cacbon hóa MQTB
    • 1.2. Giới thiệu chung về nhiên liệu kerosen và biokerosen
      • 1.2.1. Kerosen và nhiên liệu phản lực
      • 1.2.2. Khái quát về nhiên liệu biokerosen
      • 1.2.3. Các loại nguyên liệu có thể chuyển hóa thành biokerosen
    • 1.3. Các phương pháp tổng hợp biokerosen, phân đoạn cơ sở để chế tạo NLPL sinh học
      • 1.3.1. Chuyển hóa dầu thực vật thành biokerosen theo phương pháp trao đổi este
      • 1.3.2. Các phương pháp trao đổi este khác
    • 1.4. Tình hình nghiên cứu về xúc tác meso cacbon hóa, nhiên liệu biokerosen trên thế giới và Việt Nam
      • 1.4.1. Nghiên cứu về xúc tác meso cacbon hóa
      • 1.4.2. Nghiên cứu về nhiên liệu biokerosen
  • Chương 2. Thực nghiệm và các phương pháp nghiên cứu
    • 2.1. Hóa chất và nguyên liệu sử dụng trong luận án
    • 2.2. Nhiệt phân bã tảo thu biochar
    • 2.3. Sunfo hóa biochar
    • 2.4. Chế tạo xúc tác meso cacbon hóa
      • 2.4.1. Phương pháp ngưng tụ tự sắp xếp – bay hơi dung môi
      • 2.4.2. Phương pháp ngưng tụ tự sắp xếp – kết tinh thủy nhiệt
    • 2.5. Đánh giá độ bền thủy nhiệt của xúc tác meso cacbon hóa
    • 2.6. Tạo hạt cho xúc tác meso cacbon hóa
    • 2.7. Chuyển hóa dầu lanh thành biokerosen trên xúc tác meso cacbon hóa
      • 2.7.1. Xác định một số chỉ tiêu cơ bản của dầu lanh
      • 2.7.2. Khảo sát quá trình trao đổi este dầu lanh trên xúc tác meso cacbon hóa
      • 2.7.3. Tính hiệu suất tạo biokerosen
    • 2.8. Phối trộn biokerosen với Jet A-1 tạo NLPL sinh học
    • 2.9. Các phương pháp phân tích hóa lý để xác định đặc trưng xúc tác
      • 2.9.1. Phương pháp phổ quang điện tử tia X (XPS)
      • 2.9.2. Phương pháp phân tích nhiệt khối lượng – nhiệt lượng quét kết hợp đầu dò khối phổ (TGA-DSC-MS)
      • 2.9.3. Xác định độ dị thể của xúc tác
      • 2.9.4. Phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD)
      • 2.9.5. Phương pháp phổ tán sắc năng lượng tia X (EDX)
      • 2.9.6. Phương pháp hiển vi điện tử quét (SEM)
      • 2.9.7. Phương pháp hiển vi điện tử truyền qua (TEM)
      • 2.9.8. Phương pháp phổ hồng ngoại (FT-IR)
      • 2.9.9. Phương pháp giải hấp theo chương trình nhiệt độ
      • 2.9.10. Phương pháp đẳng nhiệt hấp phụ – nhả hấp phụ N2 (BET)
      • 2.9.11. Xác định một số tính chất cơ lý của xúc tác
    • 2.10. Các phương pháp phân tích nguyên liệu và sản phẩm
      • 2.10.1. Xác định tỷ trọng (ASTM D1298)
      • 2.10.2. Xác định độ nhớt động học (ASTM D445)
      • 2.10.3. Xác định chỉ số xà phòng (ASTM D5558)
      • 2.10.4. Xác định chỉ số axit (ASTM D664)
      • 2.10.5. Xác định hàm lượng nước (ASTM D95)
      • 2.10.6. Xác định chỉ số iot (EN-14111)
      • 2.10.7. Xác định hàm lượng các tạp chất cơ học (ASTM D3042)
      • 2.10.8. Xác định hàm lượng cặn cacbon (ASTM D189/97)
      • 2.10.9. Xác định chiều cao ngọn lửa không khói (ASTM D1322)
      • 2.10.10. Xác định thành phần chưng cất phân đoạn (ASTM D86)
      • 2.10.11. Xác định nhiệt độ đông đặc (ASTM D97)
      • 2.10.12. Xác định nhiệt độ chớp cháy cốc kín (ASTM D93)
      • 2.10.13. Xác định hàm lượng hydrocacbon thơm (ASTM D1319)
      • 2.10.14. Xác định áp suất hơi bão hòa (ASTM D4953)
      • 2.10.15. Xác định hàm lượng lưu huỳnh (ASTM D7679)
      • 2.10.16. Xác định ăn mòn mảnh đồng (ASTM D130)
      • 2.10.17. Xác định độ ổn định oxy hóa (ASTM D2274)
      • 2.10.18. Xác định độ dẫn điện (ASTM D2624)
      • 2.10.19. Xác định tính bôi trơn (ASTM D5001)
      • 2.10.20. Xác định hàm lượng nhựa thực tế (ASTM D381)
      • 2.10.21. Xác định ngoại quan (màu sắc, mùi) (ASTM D1500, D6045)
      • 2.10.22. Thành phần hóa học của biokerosen
  • Chương 3. Thảo luận kết quả
    • 3.1. Nghiên cứu chế tạo xúc tác cacbon hóa mao quản trung bình từ nguồn bã tảo
      • 3.1.1. Nghiên cứu quá trình sunfo hóa biochar
      • 3.1.2. Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình chế tạo xúc tác cacbon hóa MQTB từ biochar sunfo hóa
      • 3.1.3. Nghiên cứu cấu trúc của xúc tác cacbon hóa MQTB
      • 3.1.4. Nghiên cứu mở rộng kích thước mao quản cho xúc tác meso cacbon hóa bã tảo
      • 3.1.5. Nghiên cứu độ bền nhiệt và độ bền thủy nhiệt của xúc tác meso cacbon hóa bã tảo
      • 3.1.6. Nghiên cứu trạng thái hóa trị các nguyên tố có trong xúc tác
      • 3.1.7. Nghiên cứu độ axit của xúc tác meso cacbon hóa bã tảo
    • 3.2. Nghiên cứu tạo hạt cho xúc tác meso cacbon hóa bã tảo
      • 3.2.1. Khảo sát quá trình tạo hạt
      • 3.2.2. Cấu trúc MQTB của xúc tác trước và sau quá trình tạo hạt
    • 3.3. Nghiên cứu quá trình chuyển hóa dầu lanh thành metyl este (biokerosen)
      • 3.3.1. Phân tích tính chất nguyên liệu dầu lanh
      • 3.3.2. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tổng hợp biokerosen
      • 3.3.3. Đánh giá độ ổn định của xúc tác meso cacbon hóa bã tảo
      • 3.3.4. Xác định thành phần của sản phẩm biokerosen tổng hợp từ dầu lanh
    • 3.4. Nghiên cứu phối trộn để chế tạo nlpl sinh học từ phân đoạn biokerosen đã tổng hợp
      • 3.4.1. Một số chỉ tiêu kỹ thuật quan trọng của biokerosen tổng hợp
      • 3.4.2. Kết quả pha trộn tạo NLPL sinh học
  • Kết luận
  • Những điểm mới của luận án
  • Tài liệu tham khảo
  • Phụ lục