ĐỒ Án chuyÊn ngÀnh xÁc ĐỊnh glycerol trong biodiesel bẰng phƯƠng phÁp trẮc quang

8/9/2019 ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH XÁC ĐỊNH GLYCEROL TRONG BIODIESEL BẰNG PHƯƠNG PHÁP TRẮC QUANG

http://slidepdf.com/reader/full/do-an-chuyen-nganh-xac-dinh-glycerol-trong-biodiesel-bang-phuong 1/56

TRƯỜ NG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINHKHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC

ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH

XÁC ĐỊNH GLYCEROL TRONG

BIODIESEL BẰNG PHƯƠ NG PHÁP

TRẮC QUANG

Giảng viên hướng dẫn : TS. Đỗ Thị Long

Sinh viên thực hiện : Phạm Trọng Ngh ĩ a

MSSV : 10033111

Lớp : DHPT6

Khoá : 2010 - 2014

Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 6 năm 2014

WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON



TRƯỜ NG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINHKHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC

ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH

XÁC ĐỊNH GLYCEROL TRONG

BIODIESEL BẰNG PHƯƠ NG PHÁP

TRẮC QUANG

Giảng viên hướng dẫn : TS. Đỗ Thị Long

Sinh viên thực hiện : Phạm Trọng Ngh ĩ a

MSSV : 10033111

Lớp : DHPT6

Khoá : 2010 - 2014

Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 6 năm 2014





i

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH

Họ và tên sinh viên: Phạm Trọng Ngh ĩ a

MSSV: 10033111

Chuyên ngành: K ĩ thuật phân tích

Lớ p: DHPT6

Tên đề tài đồ án chuyên ngành: Xác định glycerol trong biodiesel bằng

phươ ng pháp trắc quang.

Nhiệm vụ của đồ án:1. Tìm hiểu về biodiesel, các tích chất của biodiesel

2. Tìm hiều các phươ ng pháp xác định glycerin tự do và glycerin tổng

3. Tìm hiểu về phươ ng pháp trắc quang

4. Khảo sát yếu tố thuốc thử, dung dịch đệm pha thuốc thử, thờ i gian phản ứng.

5. Khảo sát LOD, LOQ và khoảng tuyến tính trong phân tích glycerin tự do và

glycerin tổng bằng phươ ng trắc quang.

6. Khảo sát hiệu suất thu hồi của phươ ng pháp khi xác định glycerin tự do và

glycerin tổng

Ngày giao đồ án: 04/2014

Ngày hoàn thành đồ án: 20/06/2014

Họ tên giáo viên hướ ng dẫn:TS. Đỗ Thị Long

Trưở ng bộ môn

chuyên ngành

Tp. Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2014

Giáo viên hướ ng dẫn

TRƯỜ NG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP

TP.HCM

KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập – Tự do - Hạnh phúc





ii

LỜI CẢM ƠN

Chúng tôi xin đượ c gở i lờ i cảm ơ n tớ i:

Cô Lê Thị Thanh Hươ ng – Trưở ng khoa Khoa Công nghệ Hóa học Trườ ng

Đại Học Công Nghiệp TP. Hồ Chí Minh đã nhiệt tình hướ ng dẫn và giúp đỡ chúng

tôi rất nhiều trong suốt thờ i gian chúng tôi thực hiện đề tài.

Cô Đỗ Thị Long đã tận tình hướ ng dẫn chúng tôi về các vấn đề lí thuyết và

trong quá trình thực nghiệm để hoàn thành đề tài một cch1 tốt nhất.

Ban chủ nhiệm cùng toàn thể giảng viên Khoa Công nghệ hóa học đã dạy dỗ

và truyền đạt cho chúng tôi nhiều kiến thức quý báu trong thờ i gian qua.

Cuối cùng, xin cảm ơ n gia đ ình đã tạo cho chúng tôi niềm tin và là điểm tựa

vững chắc để chúng tôi có thể vượ t qua mọi khó khăn.





iii

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

...........................................................................................................................

...........................................................................................................................

...........................................................................................................................

...........................................................................................................................

...........................................................................................................................

...........................................................................................................................

...........................................................................................................................

...........................................................................................................................

...........................................................................................................................

...........................................................................................................................

...........................................................................................................................

...........................................................................................................................

Phần đánh giá:

• Ý thức thực hiện:.............................................................................................

• Nội dung thực hiện:.........................................................................................

• Hình thức trình bày:.........................................................................................

• Tổng hợ p kết quả:............................................................................................Điểm bằng số:...................... Điểm bằng

chữ:...................................................

Tp. H ồ Chí Minh, ngày ..... tháng ..... năm

Giáo viên hướ ng dẫn





iv WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM




v

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN

...........................................................................................................................

...........................................................................................................................

...........................................................................................................................

...........................................................................................................................

...........................................................................................................................

...........................................................................................................................

...........................................................................................................................

...........................................................................................................................

...........................................................................................................................

...........................................................................................................................

...........................................................................................................................

...........................................................................................................................

Phần đánh giá:

• Ý thức thực hiện:.............................................................................................

• Nội dung thực hiện:.........................................................................................

• Hình thức trình bày:.........................................................................................

• Tổng hợ p kết quả:............................................................................................Điểm bằng số:...................... Điểm bằng

chữ:...................................................

Tp. H ồ Chí Minh, ngày ..... tháng ..... năm

Giáo viên phản biện





vi WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM




vii

MỤC LỤC





viii

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1. Các nguyên liệu tổng hợ p biodiesel .........................................................5

Bảng 1.2. Chỉ tiêu của dầu thải ................................................................................6

Bảng 1.3. Một số hệ thống tiêu chuẩn phân tích.......................................................7

Bảng 1 .4 Chỉ tiêu glycerol trong biodiesel..............................................................8

Bảng 3.1. kết quả khảo sát thể tích NaIO4............................................................29

Bảng 3.2. kết quả khảo sát lượ ng acetylacetone.....................................................30

Bảng 3.3. kết quả mật độ quang A của đệm pha thuốc thử .....................................31

Bảng 3.4. kết quả khảo sát thờ i gian lên màu.........................................................31

Bảng 3.5. kết quả khảo sát khoảng tuyến tính ........................................................33

Bảng 3.6. kết quả xây dựng đườ ng chuẩn ..............................................................34

Bảng 3.7. mật độ quang mẫu trắng ........................................................................35

Bảng 3.8 kết quả LOD, LOQ.................................................................................36

Bảng 3.9. kết quả hiệu suất thu hồi của phươ ng pháp ............................................37

Bảng 3.10. Giá trị phân tích glycerol tự do ............................................................37

Bảng 3.11. kết quả hiệu suất thu hồi của mẫu ........................................................38

Bảng 3.12. kết quả hàm lượ ng glycerol tổng trong mẫu.........................................38





ix

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1.1. Nguyên tắc cơ bản của phản ứng chuyển vị ester .....................................3

Hình 1.2. Cơ chế của phản ứng chuyển vị ester. ......................................................4

Hình 1.3. Nguyên liệu tảo và cây jatropa .................................................................6

Hình 1.4. Phân tử glycerin.......................................................................................9

Hình 1.5. Công thức phân tử monoglyceride..........................................................10

Hình 1.6. Công thức phân tử diglyceride Triglyceride ........................................... 10

Hình 1.7. Cấu trúc triglyceride ..............................................................................11

Hình 1.8. Đườ ng chuẩn của phươ ng pháp đo quang...............................................17

Hình 3.1. Phổ hấp thu của glycerol vớ i thuốc thử ..................................................28

Hình 3.2. Đồ thị khảo sát lượ ng NaIO4 ..................................................................29

Hình 3.3. Đồ thị của quá trình khảo sát acetylacetone............................................30

Hình 3.4. Đồ thị khảo sát thờ i gian lên màu...........................................................32

Hình 3.5. Đồ thị khảo sát khoảng tuyến tính ..........................................................33

Hình 3.6. Đồ thị đườ ng chuẩn glycerin..................................................................34





x

DANH MỤC VIẾT TẮT

MG Monoglycerides

DG Diglycerides

TG Triglycerides

GC/MSD Gas Chromatography/Mass Selective Detector

GC/FID Gas Chromatography/Flame ionization detector

FAME Fatty acid methyl esters

NIT Near Infrared Transmission

EPC Electronic pneumatics control

TMSIM TrimethylsilylimidazoleBSTFA N,O-bis-(trimethylsilyl) trifluoroacetamide

BSA N,O-bis-(trimethylsilyl) acetamide

MSTFA N-methyl-N-(trimethylsilyl)trifluoroacetamide

TMSDEA N-trimethylsilyldiethylamine

MSTA N-methyl-N-(trimethylsilyl)acetamide

TMCS Trimethylchlorosilane

HMDS Hexamethyldisilazane





1

LỜI MỞ ĐẦU

Theo xu thế ngày càng phát triển của thế giớ i, nhu cầu con ngườ i ngày càng

cao. Đặc biệt là nhu cầu về sức khỏe ngày càng đượ c quan tâm và chú ý, do đó các

sản phẩm hạn chế các ảnh hưở ng tớ i sức khỏe con ngườ i và môi trườ ng ngày càng

nhiều như rau sạnh Đà Lạt, bọc nilon có khả năng tự phân hủy, hay các nhiên liệu

sinh học như biodiesel.

Dướ i nhu cầu đó các nguồn biodiesel ngày càng đượ c nhiều nhà khoa học

quan tâm.Bở i nó đem lại nhiều lợ i ích như bảo đảm an ninh năng lượ ng và đáp ứng

đượ c các yêu cầu về môi trườ ng đó là giảm 50% lượ ng khí thải so vớ i diesel thông

dụng, trong đó giảm 35% CO2 và 40% khói bụi ô nhiểm. Do đó ngành công nghiệpbiodiesel bắt đầu phát triển mạnh và những năm đầu 1990.

Có rất nhiều cách tổng hợ p biodiesel, và rất nhiều nguyên liệu có thể tổng hợ p

nên biodiesel như dầu thực vật, mỡ động vật hay là các dầu cặn, dầu thải từ các nhà

hàng, khách sạn các nhà máy chế biến thực phẩm. Trong quá trình tổng hợ p đó sẽ

sinh ra các sản phẩm phụ không mong muốn như các gốc glyceride, các gốc

glyceride có thể gây ra tắc nghẽn các hệ thống trong động cơ dùng biodiesel dẫn

đến hư hỏng phươ ng tiện cà thiết bị.Vớ i những lí do trên, chúng tôi đã lựa chọn đề tài: “Xác định glycerol trong

biodiesel bằng phươ ng pháp trắc quang”.





2

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ BIOFUEL VÀ GLYCERIN

1.1. Tổ

ng quan về biodiesel

1.2.1. Biodiesel là gì

Biodiesel hay chúng ta thườ ng gọi là diesel sinh học là một loại nhiên liệu

tổng hợ p từ dầu mỡ động vật và thực vật, bên cạnh biodiesel còn có các sản phẩm

nhiên liệu sinh học khác là bioethanol, khí thiên nhiên và hydrogen.

Biodiesel là các mono alkyl ester dẫn xuất từ acid béo mạch thẳng dài của dầu

mỡ động thực vật hay dầu thải, biodiesel cũng có nhiều loại thông dụng như B100,

B20, B5 và B1. Trong đó B100 chúng ta không sử dụng do thành phần là 100%biodiesel sẽ gây ra tốn kém do giá thành biodiesel cao hơ n giá thành diesel thông

thườ ng, ngoài ra là các phươ ng tiện và thiết bị của chúng ta không phù hơ p vớ i

nhiên liệu B100, còn B1 thì chỉ có 1% biodiesel chúng ta sẽ không thấy các tính

năng hiệu quả của Biodiesel. Do đó Biodiesel thườ ng làm chất phụ gia pha vào

trong diesel thông thườ ng vừa đạt hiệu quả kinh tế, vừa giảm thiểu khí thải ra môi

trườ ng.

Bên cạnh các ưu điểm chúng ta thườ ng biết của biodiesel như hạn chế khí thải,quá trình sản xuất không hề có chất thải. Thì biodiesel cũng có nhựng nhượ c điểm

nhất định như:

‒ Diesel có nhiều hơ n 5% biodiesel có thể ăn mòn các chi tiết động cơ , tạo

căn trong bình nhiên liệu, hư hại vòng đệm do sự không tươ ng thích của

biodiesel vớ i chất liệu làm vòng đệm.

‒ Nhiệt độ đông đặc của biodiesel cao hơ n diesel nên sẽ hạn chế trong khu

vực thờ i tiết lạnh.

‒ Biodiesel dễ bị oxi hóa dẫn đến khó khăn trong việc bảo quản.

‒ Nguồn nguyên liệu sản xuất biodiesel cần phải dồi dào và ổn định. Nếu

dụng dầu thải thì thu gom nhỏ lẽ phân tán. Nếu dùng nguồn nguyên lệu

như dầu cọ, dầu hướ ng dươ ng thì giá thành nguyên liệu rất cao.





3

1.2.2. Tổng hợ p biodiesel

Trên thế giớ i phươ ng pháp sản xuất biodiesel chủ yếu hiện nay là chuyển vị

este vớ i sự có mặt của methanol và các xúc tác. Nguyên nhân là do chi phí đầu tư

cho hệ thống tươ ng đối rẽ tiền mà khối lượ ng sản phẩm tươ ng đối nhiều, ngoài ra,

ngườ i ta kiểm tra các đặc trưng hóa lý khác của biodiesel thì thấy chúng đều rất gần

vớ i nhiên liệu diesel khoáng.

1.1.2.1. Các phươ ng pháp tổng hợ p biodiesel

a. Phươ ng pháp chuyển vị este

Một số cách và xúc tác sử dụng trong phươ ng pháp chuyển vị este là:

‒ Phươ ng pháp nhiệt đồng thể vớ i xúc tác là H2SO4 hay KOH.

‒ Phươ ng pháp nhiệt dị thể vớ i xúc tác là CaO hoặc K+/ γ-Al2O3.

‒ Phươ ng pháp sử dụng sóng siêu âm.

‒ Phươ ng pháp sử dụng vi sóng.

Về phươ ng diện hóa học, quá trình trao đổi este còn gọi là quá trình rượ u hóa,

có ngh ĩ a là từ một phân tử triglyceridetrao đổi este vớ i 3 phân tử rượ u mạch thẳng,

tách ra glycerin và tạo ra các ankyl este, theo phản ứng:

Hình Error! No text of specified style in document..1. Nguyên t ắ c cơ bản của phản

ứ ng chuyể n vị ester

Ở trong quá trình tổng hợ p biodiesel không nhất thiết phải sử dụng methanolmà có thể sử dụng các sản phẩm thay thế khác như ethanol, propanol.Tuy nhiên sử

dụng methanol thì hiệu suất tổng hợ p nên biodiesel là cao nhất, và ngoài ra làm

giảm khối lượ ng của biodiesel và độ nhớ t của sản phẩm.





4

Hình Error! No text of specified style in document..2. C ơ chế của phản ứ ng chuyể nvị ester.

Sau khi tổng hợ p biodiesel theophươ ng pháp chuyển vị este thì sản phẩm thu

đượ c sẽ có hai lớ p. Lớ p bên trên có màu vàng tươ i sẽ là biodiesel, còn lớ p bên dườ i

có mầu sậm nâu đó là glycerin. Ngoài ra lượ ng xúc tác dư sẽ đượ c trung hòa bằng

axit và methanol dư sẽ thu hồi bằng phươ ng pháp chưng cất hay đun nóng sản

phẩm.

Ngoài ra lượ ng glycerin thu đượ c có thể ứng dụng trong các ngành khác như m ĩ phẫm, dượ c phẩm…

b. Pha loãng dầu thự c vật

Một đặc tính cơ bản đó là độ nhớ t của mỡ động vật và dầu thực vật cao hơ n

diesel rất nhiều lần, ngoài ra còn các yếu tố khác như điểm chớ p cháy, điểm đông

đặc, do đó khi sử dụng rất dễ gây ra hiện tượ ng nghẹt ống dẫn nhiên liệu hay động

cơ . Do đó đơ n giản nhất chúng ta có thể tiến hành pha loãng dầu thực vật để làm

giảm độ nhớ t của dầu vớ i dung môi ethanol tinh khiết hay diesel.

Chẳng hạn như hỗn hợ p 25 % dầu hướ ng dươ ng và 75 % dầu diesel có độ nhớ t

4,48 cSt tại 40oC, trong khi theo tiêu chuẩn ASTM về độ nhớ t của diesel tại 40oC là

4,0 cSt. Tuy nhiên hỗn hợ p này cũng chỉ sử dụng đượ c trong một thờ i gian ngắn.





5

Nếu sử dụng lâu dài sẽ nảy sinh một số vấn đề về động cơ như nhiên liệu bị polyme

hóa, gây lắng đọng cacbon, làm đặc dầu bôi trơ n.

c. Phươ ng pháp cracking dầu thự c vật

Do dầu thực vật là các mono, di, triglyceride nên có khối lượ ng phân tử rất lớ n

so vớ i diesel. Do đó có một phươ ng pháp giống như sản xuất diesel đó là cracking

làm gãy mạch của axit béo.

Tuy nhiên hệ thống đầu tư rất tốn kém.

d. Nhiệt phân dầu thự c vật

Nhiệt phân là phươ ng pháp phân hủy các phân tử dầu thực vật bằng nhiệt,

không có mặt của oxy, tạo ra các ankan, ankadien, các acid cacboxylic, hợ p chấtthơ m và lượ ng nhỏ các sản phẩm khí. Sản phẩm của quá trình này gồm có cả xăng

sinh học (biogasoil) và biodiesel. Tuy nhiên thườ ng thu đượ c nhiều nhiên liệu xăng

hơ n là diesel.

1.1.2.2. Nguyên liệu sản xuất biodiesel

biodiesel là dạng nhiên liệu sinh học nguồn nguyên liệu tổng hợ p biodiesel

cũng chủ yếu có trong tự nhiên như dầu thực vật, mỡ động vật hay dầu thải.

Bảng Error! No text of specified style in document..1. Các nguyên liệu t ổ ng hợ p

biodiesel

Loại nguyên liệu Sản lượ ng dầu (L/ha)

Ngô 172

Canola 1190

Cọ 5950

Tảo (70% dầu) 136900

Tảo (30%) dầu 58700

Đậu nành 446

Đậu phộng 2689

jatropha 1892





7

1.1.1.1. Các chỉ tiêu trong phân tích biodiesel

Sau khi sản xuất ra bidosel thì biodiesel có những tính chất riêng của mình do

đó muốn kiểm tra xem sản phẩm của mình có phù hợ p vớ i các chỉ tiêu dùng cho

động cơ hay không các nhà khoa học đã nghiên cứu đề ra bộ tiêu chuẩn dùng cho

đánh giá biodiesel.

Bảng Error! No text of specified style in document..3.M ột số hệ thố ng tiêu chuẩ n

phân tích.

biodiesel Diesel pha

biodieseldiesel

Thông số

Châu Âu Đức M ĩ Châu Âu M ĩ

Tên tiêu

chuẩn

EN

14214:2003

DIN V

51606

ASTM D

6751

EN

590:1990

ASTM D

975

Phạm vi áp

dụngFAME FAME FAME Diesel Diesel

Trong đó các chỉ tiêu có ý ngh ĩ a riêng đặc trưng như:

‒ Nhiệt độ chớ p cháy: Đối vớ i biodiesel điểm chớ p cháy là một chỉ tiêu giớ ihạn ancol không phản ứng còn lại trong sản phẩm. Điểm chớ p cháy còn có

ý ngh ĩ a quan trọng liên quan đến các yêu cầu mang tính pháp lý và các yêu

cầu an toàn khi vận chuyển, bảo quản nhiên liệu.Nhiệt độ chớ p cháy phản

ánh hàm lượ ng các hydrocacbon nhẹ có trong dầu và cho biết tính nguy

hiểm vớ i hiện tượ ng cháy nổ khi bảo quản, vận chuyển. Nhiệt độ chớ p

cháy càng thấp, càng phải thận trọng trong khi bảo quản, bốc rót.

‒ Nướ c và cặn: Chỉ tiêu này ảnh hưở ng đến chất lượ ng của nhiên liệu khi sử

dụng, cặn cacbon cho biết số đo về xu hướ ng tạo cặn cacbon của dầu nhiên

liệu.

‒ Độ nhớ t: Đây là một chỉ tiêu quan trọng của biodiesel thể hiện khả năng

kháng lại tính chảy của chất lỏng. Độ nhớ t của nhiên liệu càng cao càng





8

không có lợ i khi sử dụng vì nó làm giảm khả năng phân tán khi đượ c phun

vào thiết bị để đốt cũng như làm tăng khả năng lắng cặn trong thiết bị. Dựa

vào độ nhớ t, có thể tính toán đượ c các quá trình bơ m vận chuyển. Dầu có

độ nhớ t càng cao thì càng khó vận chuyển bằng đườ ng ống. - Chỉ số cetane: Trị số cetane là số đo thể hiện khả năng bốc cháy của nhiên

liệu, ảnh hưở ng sự cháy và tạo khói trắng. Yêu cầu về trị số cetane phụ thuộc

vào thiết kế, kích cỡ của động cơ , bản chất thay đổi về tốc độ và tải trọng, và

phụ thuộc vào điều kiện môi trườ ng và điều kiện khở i động.

- Chỉ số acid: Sử dụng trị số acidđể xác định mức các acid béo tự do hoặc các

acid trong quá trình chế biến. Cần qui định mức giớ i hạn lớ n nhất cho phép,

vì diesel sinh học có trị số acid cao sẽ làm tăng sự tạo cặn trong hệ thống

nhiên liệu và gây ăn mòn.

1.1.2.2. Chỉ tiêu glycerin

Bên cạnh những chỉ tiêu đó một chỉ tiêu đượ c để cập đến trong bài báo cáo

này đó chính là glycerin.

Chỉ tiêu glycerin sẽ cho chúng ta biết hàm lượ ng tối đa glycerin có trong sản

phẩm biodiesel, nếu hàm lượ ng glycerin có trong mẫu cao thì hàm lượ ng tổng

glycerin cũng sẽ cao từ đó dẫn đến tạo cặn cho vòi phun nhiên liệu, gây tắc hệ thống

nhiên liệu, và dẫn đến sự tích lũy glycerin dướ i đáy hệ thống tồn chứa và cấp nhiên

liệu.

Bảng 1 .4 Chỉ tiêu glycerol trong biodiesel

EN14214 ASTM D6571

Giớ i hạn

(%m/m)

Phươ ng pháp

kiểm tra

Giớ i hạn

(%m/m)

Phươ ng pháp

kiểm tra

Glycerol tự do 0.02 EN 14105 0.02 D6584MG 0.80 EN 14105 D6584

DG 0.20 EN 14105 D6584

TG 0.20 EN 14105 D6584





9

Tổng glycerol 0.25 EN 14105 0.240 D6584

a. Định ngh ĩ a glycerin

Glycerin (hay glycerol) là một rượ u đa chức, nó là chất lỏng sệt, không màu,không mùi, có vị ngọt, tính độc thấp, đượ c sử dụng rộng rãi trong dượ c

phẩm.Glycerin có 3 nhóm –OH gắn vào gốc hydrocacbon C3H5 (CTPT:

C3H5(OH)3), nên nó có khả năng tan trong nướ c và hút ẩm.

Hình Error! No text of specified style in document..4. Phân t ử glycerin

b. Ứ ng dụng

Một số ứng dụng cơ bản của glycerol là:

‒ Trong thực phẩm: Glycerol thườ ng cho vào dồ ăn và thức uống như một

chất làm ẩm hay làm ngọt. Glycerol đượ c ADS công nhận là một chất

carbohydrate.

‒ Dượ c phẩm: Glycerol có thể làm chất bôi trơ n, hay làm vỏ bao phim củathuốc.

‒ Chiết xuất thực vật: Dùng chiết tannin có trong một số loại thực vật.

‒ Chống đông tụ.

c. Định ngh ĩ a glyceride

Glyceride là một dạng este của glycerol vớ i axit béo, Glycerin có 3 nhóm –

OH, nên có thể đượ c este hóa vớ i một, hai, hoặc ba axit béo để tạo thành mono-, di-,

triglycerides. Trong dầu thực vật và mỡ động vật chủ yếu là triglycerides, nhưngdướ i tác động của enzym tự nhiên tạo thành mono, diglycerides và các axit béo tự

do.

Glyceride là một dạng este của glycerol vớ i axit béo, Glycerin có 3 nhóm –

OH, nên có thể đượ c este hóa vớ i một, hai, hoặc ba axit béo để tạo thành mono-, di-,





10

triglycerides. Trong dầu thực vật và mỡ động vật chủ yếu là triglycerides, nhưng

dướ i tác động của enzym tự nhiên tạo thành mono, diglycerides và các axit béo tự

do.

Monoglyceride

Monoglyceride đượ c chia thành hai nhóm là: 1-monoacylglycerolsvà2-

monoacylglycerols.

Monoglyceride và diglyceride thườ ng đượ c thêm vào các sản phẩm thực phẩm

như bánh mì, kem, kẹo cao su, bơ thực vật… vớ i lượ ng nhỏ. Nó đó vai trò như một

chất nhũ hóa, tạo thuận lợ i cho việc pha trộn các nguyên liệu như dầu và nướ c, và

tạo một sự mền, mịn cho sản phẩm.

Hình Error! No text of specified style in document..5. Công thứ c phân t ử

monoglyceride

Diglyceride

Là một este của glycerol vớ i hai axit béo. Do vủa có gốc hydroxyl vừa có gốc

axit béo mà diglyceride có thể vừa tan trong nướ c vùa tan trong dầu. Nên

diglyceride thườ ng làm chất nhủ hóa phối trộn trong thực phẩm.





11

Hình Error! No text of specified style in document..6. Công thứ c phân t ử

diglycerideTriglyceride

Triglyceride là một este có nguồn gốc từ glycerin và ba axit béo. Nó là thành

phần chính của dầu thực vật và mỡ động vật.Trilyceride là thành phần chủ yếu của

các lipoprotein trọng lượ ng phân tử thấp và các chylomicron, nó đóng vai trò quan

trọng như cung cấp nguồn năng lượ ng và chuyên chở các chất béo trong quá trình

trao đổi chất.

Hình Error! No text of specified style in document..7. C ấ u trúc triglyceride

1.2. Các phương pháp phân tích glycerin trong biodiesel

1.2.1. Xác định glycerol bằng phươ ng pháp chuẩn độ acid-base

Tiêu chuẩn này áp dụng xác định hàm lượ ng glycerin trong dầu, chất béo và

dẫn xuất, không áp dụngcho các hợ p chấthữu cơ có chứanhiều hơ n

hainhómhydroxyltrên các nguyên tửcarbonlân cận. Phươ ng pháp này áp dụng cho

những mẫu có hàm lượ ng glycerin tự do > 0.5% khối lươ ng (m/m).

Glycerin tự do còn lại trong pha nướ c sẽ bị oxy hóabở inatriperiodate. Sau đó

tiến hành chuẩn độ axit formic bằng NaOH vớ i chỉ thị cho chuẩn độ axit-bazo.

1.2.2. Xác định glycerol bằng HPLC

Phươ ng pháp này có thể xác định đồng thờ i FAME, MG, DG và TG có trong

biodiesel.

Mẫu sau khi đượ c chiết tách để phân chia biodiesel vớ i glycerin, phần glycerin

sẽ đượ c hút và bơ m vào máy HPLC. Phươ ng pháp RP-HPLC dùng cột C18 (250x

4.6mm), đầu dòUVtại205nm. Tiến hành rửa giải bở i dung môi ARP.





12

1.2.3. Xác định glycerol bằng sắc kí khí

1.2.3.1. Phươ ng pháp GC/FID

Quá trình phân tích chỉ tiêu glycerin, MG, DG, TG đượ c đề cập trong ASTM

D 6854 và EN 14105. Trong phươ ng pháp này thì dải phát hiện vớ i glycerin tự do là

0.005 đến 0.05 % khối lượ ng và vớ i glycerin tổng là 0.05 đến 0.5 % khối lượ ng.

Riêng đối vớ i glycerin tự do có trong methyl ester của acid béo còn đượ c xác

định theo tiêu chuẩn EN 14106. Theo tiêu chuẩn này thì ta thêm một lượ ng chính

xác các chất: ethyl alcohol, nướ c, hexane, và chất nội chuẩn vào mẫu, hệ tách thành

hai pha, lượ ng glycerol tự do nằm ở pha dướ i. Lấy pha dướ i đem phân tích bằng sắc

ký khí vớ i đầu dò FID. Vớ i phươ ng pháp này ta có thể xác định đượ c lượ ng

glycerin tự do có trong mẫu 0,005% đến 0,070%.

Nguyên tắc của phươ ng pháp là sau khi silyl hóa mẫu (thay thế các nhóm

hydroxyl tự do bằng các nhóm trimethylsilyl). Một trong hai chất silyl đượ c sử dụng

trong quá trình tạo dẫn xuất là MSTFA hoặcBSTFA vớ i 1% TMCS. Chất chuẩn so

sánh là glycerin, monoolein, diolein, triolein, và chất nội chẩn đượ c sử dụng là

1,2,4-butantriol đối vớ i glycerin, và 1,2,3-tricaproylglycerol (tricaprin) cho MG,

DG, TG cũng đượ c sử dụng trong quá trình phân tích.

1.1.1.2. Phươ ng pháp GC/MS

Mẫu đượ c tạo dẫn xuất vớ i BSTFA vớ i 1% TMCS. Sau đó tiêm vào hệ thống

GC/MS. Chất nội chẩn đượ c sử dụng là 1,4-butandiol. Đối vớ i hệ thống khối phổ ta

chọn chế độ SIM để theo dõi các ion m/z 116 và 117 của bis-O-trimethylsilyl-1,4-

butanediol ( từ silyl hóa của 1,4-butanediol chuẩn) và m/z 147 và 205 của tris-O-

trimethylsilyl-1,2,3-propanetriol (từ silyl hóa của glycerin). Giớ i hạn phát hiện cũng

đượ c cải thiện khi phân tích este methyl dầu hạt cải khi sử dụng MS trong chế độ

SIM (10-5%) so vớ i FID (10-4%).

1.2.4. Phươ ng pháp trắc quang





13

Phươ ng pháp này có khả năng các định đượ c glycerol tớ i hàm lượ ng ppm, tuy

nhiên hạn chế của phươ ng pháp là không thể xác định đồng thờ i FAME, MG, DG,

TG. Ngoài ra phươ ng pháp này cũng chỉ xác định đượ c hàm lượ ng của glycerol còn

MG,DG, TG muốn xác định đượ c thì chỉ các định tổng ba chỉ tiêu trên đó là chuyểntoàn bộ glycerides thành glycerol tự do.

1.2.4.1. Xác định glycerol tự do bằng phươ ng pháp trắc quang vớ i thuốc

thử acetyl aceton

Mẫu glycerol sau khi đượ c chiết ra từ biodiesel vớ i dung môi H2O-C2H5OH:n-

hexan, sẽ cho phản ứng vớ i NaIO4 tạo thành HCHO.

Sau đó HCHO đượ c lên màu vớ i acetyl aceton theo phản ứng hazard và đượ c

định mức bằng dung môi H2O-C2H5OH (1:1), phức sẽ có màu vàng tươ i. Sau khi để một thờ i gian cho phản ứng xảy ra hoàn toàn thì đem đo quang ở 410nm.

C3H8O + 2NaIO4 2HCHO + HCOOH + 2NaIO3 + H2O

1.2.4.2. Xác định glycerol tự do bằng phươ ng pháp trắc quang vớ i thuốc thử

CuCl2

Phươ ng pháp này xác định mẫu vớ i hàm lượ ng lớ n như dầu, xà phòng

Mẫu glycerol sau khi đượ c chiết ra từ biodiesel vớ i dung môi H2O-

C2H5OH:cloroform,

Mẫu phải trong môi trườ ng trung tính hay kiềm yếu. mẫu sau khi thu đượ c cho

them NaOH và thêm tiếp C2H5OH và CuCl2. Tiếp sau khuấy đều và gia nhiệt tớ i

70oC, sau đó làm nguội định mức vớ i nướ c cất và thu đượ c phức màu xanh da trờ i

đó là phức natri-đồng-glycerol. Tiến hành đo phức ở 630nm.





14

1.2.4.3. Xác định glycerol tự do bằng phươ ng pháp trắc quang vớ i thuốc thử

chromotropic acid

Tiêu chuẩn này áp dụng xác định hàm lượ ng glycerin trong dầu, chất béo và

dẫn xuất, không áp dụng cho các loại mẫu quá phức tạp.

Phươ ng pháp này áp dụng cho những mẫu có hàm lượ ng glycerin tự do <0.5%

khối lượ ng (m/m).

Giai đoạn đầu ta cho mẫu tác dụng vớ i H2SO4, sau đó chiết các acid béo ra

khỏi nền mẫu bằng este dầu hỏa hoặc n – hexan. Glycerin tự do còn lại trong pha

nướ c sẽ bị oxy hóabở iperiodatenatritrong môi trườ ngacidmạnh tạo thànhHCOOH

và HCHO.

CH2OH–CHOH–CH2OH + 2NaIO4HCOOH + 2HCHO + 2NaIO3 + H2O

Sau đó cho HCHO tác dụng vớ i chromotropic acid tạo thành hợ p chất

cyclotetrachromotropylene có màu đỏ hấp thụ ở bướ c sóng 580nm. Cườ ng độ màu

tỉ lệ thuận vớ i hàm lượ ng glycerol tự do có trong mẫu.

1.3. Tổng quang về phương pháp trắc quang

1.3.1. Cơ sở phươ ng pháp quang phổ

Phươ ng pháp dựa vào việc đo cườ ng độ dòng sáng còn lại sau khi đi qua dung

dịch bị chất phân tích hấp thu một phần. Nếu dung dịch trong suốt có màu thì gọi làphươ ng pháp đo màu. Nếu dung dịch phân tích là dung dịch keo thì gọi là phươ ng

pháp đo độ đục.

Cơ sở của phươ ng pháp là dựa vào định luật Lambert – Beer.





15

Định luật Lambert khảo sát sự thay đổi của độ hấp thu ánh sáng của dung dịch

có nồng độ không đổi khi thay đổi chiều dày của lớ p dung dịch.

Định luật Beer khảo sát sự thay đổi củađộ hấp thu ánh sáng của dung dịch có

chiều dày không đổi khi thay đổi nồng độ của dung dịch.Kết hợ p hai định luật đượ c phươ ng trình của định luật cơ bản hấp thu ánh

sángLambert – Beer.

A = = hay I =

Trong đó: , I lần lượ t là cườ ng độ của ánh sáng đi vào và ra khỏi dung dịch.

l là chiều dày của dung dịch ánh sáng đi qua.

C là nồng độ chất hấp thụ ánh sáng trong dung dịch.

là hệ số hấp thu quang phân tử.

thể hiện bản chất của khả năng hấp thu, không phụ thuộc vào C, l và thể tích

dung dịch mà chỉ phụ thuộc vào bản chất màu, bản chất dung môi, độ dài sóng của

bướ c sóng ánh sáng tớ i, chiết suất của dung dịch hay chỉ số khúc xạ và nhiệt độ

dung dịch. Thườ ng dùng để đánh giá khách quan độ nhạy của phản ứng màu. Vì

và C tỉ lệ nghịch nên chất màu có càng lớ n thì có thể đo đượ c những giá trị C

càng nhỏ, phản ứng càng nhạy.

1.3.2. Các đại lượ ng đặc trư ng về quang phổ

1.3.2.1. Độ truyền quang.

Độ truyền quang (%T) đượ c tính theo công thức:

1.3.2.2. Độ hấp thụ quang (A).

Tính chất của độ hấp thu quang.

Ta có A = εbC = -lgT





16

A và T không có thứ nguyên.

Theo định luật hợ p nhất Bouguer-Lambeer-Beer thì mật độ quang đượ c xác

định bằng công thức:

A = ε.l.C

trong đó: ε là hệ số hấp thu phân tử gam, nó phụ thuộc vào bản chất màu và

bướ c sóng của ánh sáng tớ i ε = f( ). Như vậy A = f( ,b,C).

Do đó khi đo mật độ quang của dung dịch vớ i cuvet có bề dày là 1cm bằng các

tia sáng có khác nhau, khi đó l, C là không đổi nên A = f( cho ta đườ ng cong

biểu diễn phổ hấp thu của chất hấp thu ánh sáng. Khi đo mật độ quang của dung

dịch ở nồng độ 1M, cuvet 1 cm thì mật độ quang thu đượ c chính là hệ số hấp thụ

phân tử gam ε, đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của ε vào .

Dựa vào đườ ng phổ hấp thụ ngườ i ta biết đượ c chất màu hấp thụ cực đại ở

bướ c sóng nào mà từ đó có thể xác định định tính về chất màu.

Độ hấp thu A không có thứ nguyên.

Ngườ i ta không dùng trực tiếp định luật beer để đo mà sử dụng công thức sau

để tính.

Trong đó: Idd1: Cườ ng độ ánh sang đi vào từ dung dịch so sánh.

Iddo: Cườ ng độ ánh sang đi ra dung dịch so sánh

1.3.3. Nguyên tắc và cơ sở định lượ ng của phươ ng pháp quang phổ

1.3.3.1. Nguyên tắc

Chuyển các cấu tử cần xác định thành hợ p chất có khả năng hấp thu ánh sáng.

Đo sự hấp thu ánh sáng của hợ p chất tạo thành, để suy ra hàm lượ ng chất xác

định.

Đo quang dung dịch màu và so sánh cườ ng độ màu của dung dịch nghiên cứu

vớ i dung dịch chất chuẩn là dung dịch đã biết trướ c nồng độ.

Đối vớ i những chất xác định không có khả năng tạo phức vớ i thuốc thử thì ta

dùng các phươ ng pháp gián tiếp như:





17

Dùng phản ứng oxi hóa khử, chất cần xác định đóng vai trò là chất oxi hóa.

Dùng phản ứng tạo chất màu, chất xác định có vai trò là chất xúc tác.

1.3.3.2. Cơ sở định lượ ng của phươ ng pháp quang phổ

a. Phươ ng pháp đườ ng chuẩn

Xây dựng đườ ng chuẩn D = f(C).

Nguyên tắc: Chuẩn bị một dãy dung dịch chất chuẩn cần phân tích có nồng độ

chính xác khác nhau, tăng dần: C1, C2, C3, C4, C5,…

Thêm thuốc thử phân tích, tạo môi trườ ng phù hợ p.

Đo mật độ quang cho các dung dịch chuẩn ta đượ c các giá trị D1, D2, D3, D4,

D5,…

Xây dựng đồ thị D = f (C) theo dạng tuyến tính bậc một: y = ax + b (Hình

Error! No text of specified style in document.)

C1 C2 C3 Cx C4 C5 C

D1

D2

D3

Dx

D4

D5

D

Hình Error! No text of specified style in document..8. Đườ ng chuẩ n của phươ ng

pháp đ o quang.

Chuẩn bị dung dịch phân tích trong điều kiện tươ ng tự như dung dịch chuẩn,

đưa vào máy đo mật độ quang Dx, dựa vào phươ ng trình của đồ thị để xác định Cx.

Ư u điểm của phươ ng pháp : dễ làm, rất thuận tiện khi phân tích hàng

loạt nhiều mẫu, có độ chính xác cao, thườ ng có thể loại bỏ đượ c sai số hệ thống.





18

Nhượ c điểm của phươ ng pháp: dung dịch chuẩn thườ ng có thành phần không

giống như dung dịch mẫu phân tích nên có thể có những ảnh hưở ng mà ta không

xác định đượ c, nhiều thao tác nên tốn thờ i gian.

b. Phươ ng pháp thêm chuẩn

Đo mật độ quang Dxcho dung dịch phân tích có nồng độ Cx: Dx = K.Cx.

Thêm vào dung dịch phân tích một lượ ng chính xác chất chuẩn phâ tích Cch, đưa

vào máy đo mật độ quang đượ c giá trị D: D = K.(Cx + Cch).

Ư u điểm của phươ ng pháp là loại bỏ đượ c ảnh hưở ng của các thành phần khác

có trong dung dịch phân tích, dễ viết chươ ng trình cho máy. Tuy nhiên,

phươ ng pháp này cũng có hạn chế là tốn thờ i gian, yêu cầu phải rất tuyến tính (K

như nhau trong hai phép đo).

c. Phươ ng pháp vi sai

Để mở rộng khoảng nồng độ có thể xác định đượ c bằng phươ ng pháp trắc

quang ngườ i ta dùng phươ ng pháp đo trắc quang vi sai. Phươ ng pháp này thườ ng áp

dụng để xác định các nồng độ lớ n, giảm sai số của thuốc thử thừa, của phép đo nói

chung. Nội dung của phươ ng pháp trắc quang như sau:

Đo mật độ quang Dx cho dung dịch phân tích so vớ i dung môi.

Đo mật độ quang của dung dịch chuẩn C1 và C2 (C2> C1) so vớ i dung môi

đượ c các giá trị D1, D2.

Nếu ta dùng dung dịch có nồng độ C1 làm dung dịch so sánh để đo mật độ quang của dung dịch có nồng độ C2 và Cx thì ta có:

Dtđ = D2 – D1 = K.(C2 – C1)

Dtđ (X) = Dx – D1 = K.(Cx - C1)





19

1.3.4. Cấu tạo về thiết bị quang phổ

1.3.4.1. Nguồn sáng

Nguồn sáng liên tục đượ c tạo ra từ các loại đèn khác nhau. tùy theo vùng phổ

đo mà dùng loại nào cho thích hợ p

Đèn Hidro hay Deuterium hoặc đèn thủy ngân: Loại đèn này phát ra những

bức xạ liên tục trong vùng tử ngoại (180 – 320 nm), dùng đèn này khi ánh sáng cần

đo nằm trong vùng tử ngoại.

Đèn tungsten halogen: Loại đèn này phát ra bức xạ liên tục trong vùng khả

kiến (320 – 1000 nm), dùng đèn này khi ánh sáng cần đo nằm trong vùng khả kiến.

Khi cần ánh sáng trong vùng hồng ngoại ngườ i ta dùng ánh sáng phát ra từ vật

thể nung nóng. Hay dùng nhất là đốt nóng thanh Nerenst, trườ ng hợ p này ánh sáng

phát ra bức xạ liên tục trong vùng 500 – 1600 nm.

1.3.4.2. Bộ đơ n sắc

Bộ đơ n sắc có chức năng tách bức xạ đa sắc thành bức xạ đơ n sắc, bao gồmkính lọc, lăng kính hay cách tử.

Cách tử là một bảng nhôm hay các kim loại Cu, Ag, Au… đượ c vạch thành

những rảnh hình tam giác song song. Khi chiếu ánh sáng qua cách tử, phần còn lại

có tác dụng tạo nên vân nhiễu xạ có bướ c sóng khác nhau, khi quay cách tử sẽ tạo ra

phổ nhiễu xạ giống như trườ ng hợ p ánh sáng qua lăng kính. Ư u điểm cho độ phân

giải tốt, tán sắc tuyến tính, độ rộng của dải ổn định, chọn bướ c sóng đơ n giản, gọn

nhẹ dễ chế tạo nên hiện nay sử dụng cách tử tạo ánh sáng đơ n sắc. Cách tử dùngcho UV/Vis có 1200 vạch/ nm (thườ ng dao động tử 300 – 3600 vạch/ nm, số vạch

càng nhiều năng suất phân giải càng cao.

Lăng kính của máy quang phổ dùng lăng kính bằng thạch anh, có đặc điểm

ánh sáng đi qua lăng kính hai lần đo phản xạ ở mặt sau. Khi phân tích, để hạn chế





20

mức độ nhiễu của vân phổ, tốt nhất nên chọn bướ c nhảy của bướ c sóng ở mức thích

hợ p tùy vào hợ p chất.

1.3.4.3. Cuvet đự ng mẫu

Cuvet phải làm bằng chất liệu cho bức xạ ở vùng cần đo đi qua. Khi đo ở miền

phổ khả kiến và hồng ngoại gần bằng máy quang phổ hấp thụ và sắc kế quang điện

tốt nhất là dùng cuvet thủy tinh quang học. Khi đo ở miền phổ tử ngoại phải dùng

cuvet bằng thạch anh. Cuvet nhựa chỉ dùng trong vùng Vis và chỉ sử dụng một vài

lần. Khi làm việc vớ i dung môi dễ bay hơ i phải đậy nắp cuvet.

1.3.4.4. Detector (Đầu dò)

Detector là một bộ phận đo tín hiệu ánh sáng trướ c và sau khi đi qua dung dịch

đựng trong cuvet. Các tín hiệu sau khi đi ra detector sẽ đượ c khuếch đại bằng

processor tín hiệu, lưu giữ và xử lý trên máy tính. Có 2 loại detector là: bộ cảm biến

photon và bộ cảm biến nhiệt.





22

‒ Dung dịch axit acetic 1.6M: Hút 24.25mL axit acetic băng, định mức lên

250mL bằng nướ c cất.

‒ Dung dịch amoni acetate 4M: cân 77.7500g amoni acetate, định mức lên

250mL bằng nướ c cất.‒ Dung dịch đệm pH 5.5: trộn dung dịch axit acetic 1.6M vớ i dung dịch

amoni acetate 4M tỉ lệ 1:1.

‒ Dung dịch Acetylacetone 0.2 M: hút 1.03mL Acetylacetone tinh khiết định

mức lên 50mL bằng Dung dịch đệm pH 5.5 (dung dịch dùng trong ngày).

‒ Dung dịch natri periodate 10mM: cân 0.1086g natri periodate định mức lên

50mL bằng Dung dịch đệm pH 5.5 (dung dịch dùng trong ngày).

2.3. Nội dung nghiên cứu2.3.1. Khảo sát phổ hấp thu củaglycerol vớ i các hàm lượ ng khác nhau

Để khảo sát phổ hấp thu của glycerol vớ i các hàm lượ ng khác nhau, chúng tôi

tiến hành như sau:

‒ Hút vào ba bình định mức 10mL lần lượ t 0.5mL, 0.8mL, 1mL dung dịch

làm việc 100ppm. Sau đó thêm 2mL natri periodate 10mM, lắc đều. Tiếp

tục thêm 2mL Acetylacetone 0.2 M. Định mức tớ i 10mL bằng hỗn hợ p

dung môi ethanol : nướ c tỉ lệ 1:1.

‒ Gia nhiệt trong bể ổ định nhiệt tại 70oC trong một phút sau đó làm lạnh.

Tiến hành quét phổ vớ i bướ c sóng từ 200-800nm.

‒ Tiến hành đồng thờ i vớ i mẫu trắng nhưng không có mặt glycerol.

2.3.2. Khảo sát hàm lượ ng natri periodate 10mM khác nhau

Để khảo sát thể tích thuốc thử natri periodate vớ i các hàm lượ ng khác nhau,

chúng tôi tiến hành như sau:

‒ Hút vào tám bình định mức 10mL mỗi bình 0.5mL dung dịch làm việc

100ppm. Sau đó thêm natri periodate 10mMlần lượ t 0.2, 0.4, 0.6, 0.8, 1,

1.2, 1.4, 1.6mL lắc đều. Tiếp tục thêm 2mL Acetylacetone 0.2 M. Định

mức tớ i 10mL bằng hỗn hợ p dung môi ethanol : nướ c tỉ lệ 1:1.





23

‒ Gia nhiệt trong bể ổn định nhiệt tại 70oC trong một phút sau đó làm lạnh.

Tiến hành đo phổ phổ hấp thu tại bướ c song cực đại.


Tiến hành tươ ng tự vớ i 8ppm và 10ppm.

2.3.3. Khảo sát hàm lượ ng Acetylacetone 0.2 M khác nhau

Để khảo sát thể tích thuốc thử Acetylacetone 0.2 M vớ i các hàm lượ ng khác

nhau, chúng tôi tiến hành như sau:

‒ Hút vào tám bình định mức 10mL mỗi bình 0.5mL dung dịch làm việc

100ppm. Sau đó thêm 2mL natri periodate 10mM lắc đều. Tiếp tục thêm

lần lượ t Acetylacetone 0.2 Mtừ 0.2, 0.4, 0.6, 0.8, 1, 1.2, 1.4, 1.6mL. Định

mức tớ i 10mL bằng hỗn hợ p dung môi ethanol : nướ c tỉ lệ 1:1.




Tiến hành tươ ng tự vớ i 8ppm và 10ppm.

2.3.4. Khảo sát pH pha dung dịch thuốc thử

Để khảo sát pH dung dịch thuốc thử chúng tôi tiến hành pha thuốc thử trong

các dung dịch đệm có pH lần lượ t là 2, 5.5, 7, 9, 11.

‒ Hút vào ba bình định mức 10mL mỗi bình 0.5mL dung dịch làm việc


2mL Acetylacetone 0.2 M(NaIO4 và acetylaceton pha trong dung dịch đệm

pH=2). Định mức tớ i 10mL bằng hỗn hợ p dung môi ethanol : nướ c tỉ lệ

1:1.




Tiến hành tươ ng tự vớ i 8ppm và 10ppm.Sau đó lặp lại thí nghiệm vớ i thuốc

thử pha trong dung dịch đệm 7, 9, 11.





24

2.3.5. Khảo sát thờ i gian lên màu của phứ c

Để khảo sát thờ i gian lên màu của phức chúng tôi tiến hành như sau:

‒ Hút vào ba bình dung dịch 10mL lần lượ t 0.5, 0.8, 1mL dung dịch làm việc


2mL Acetylacetone 0.2M. Định mức tớ i 10mL bằng hỗn hợ p dung môi

ethanol : nướ c tỉ lệ 1:1.



‒ Mỗi năm phút tiến hành đo một lần.


2.3.6. Khảo sát khoảng tuyến tính

Chúng tôi tiến hành xây dựng khoảng tuyến tính vớ i các bướ c sau:

‒ Hút tám bình định mức 10mLlần lượ t 0.2, 0.4, 0.6, 0.8, 1.0, 1.2, 1.4, 1.6

dung dịch làm việc 100ppm. Sau đó thêm 2mL natri periodate 10mM lắc

đều. Tiếp tục thêm 2mL acetylacetone 0.2M. Định mức tớ i 10mL bằng hỗn

hợ p dung môi ethanol : nướ c tỉ lệ 1:1.


Tiến hành đo phổ phổ hấp thu tại bướ c sóng cực đại.


‒ Tiến hành kéo dài khoảng tuyến tính vớ i thể tích dung dịch làm việc

100ppm là 1.8 , 2, 2.2, 2.4, 2.6mL và tiến hành lên màu.

2.3.7. Khảo sát đườ ng chuẩn

Chúng tôi tiến hành xây dựng đườ ng chuẩn vớ i các bướ c sau:

‒ Hút vào tám bình định mức 10mllần lượ t 0.05, 0.1, 0.2, 0.4, 0.7, 1.0mL

dung dịch làm việc 100ppm. Sau đó thêm 2mL natri periodate 10mM lắc

đều. Tiếp tục thêm 2mL acetylacetone 0.2M. Định mức tớ i 10mL bằng hỗn

hợ p dung môi ethanol : nướ c tỉ lệ 1:1.





25




2.3.8. Khảo sát LOD và LOQ

Chúng tôi tiến hành xác định LOD, LOQ vớ i các bướ c sau

‒ Lập một dãy 21 mẫu trắng. Cho 2mL natri periodate 10mM, thêm tiếp 2mL

acetylaceton 0.2M. Tiến hành định mức tớ i 10mL bằng hỗn hợ p dung môi


‒ Tiến hành đo độ hấp thu của mẫu trắng.

‒ Tính toán giá trị LOD và LOQ theo công thức.

3*SDLO D =

b10*SD

LOQ=b

2.3.9. Hiệu suất thu hồi của phươ ng pháp

Chúng tôi tiến hành xây dựng đườ ng chuẩn vớ i các bướ c sau:

‒ Hút ba bình định mức 10mL mỗi bình 0.5mL dung dịch làm việc 100ppm.

sau đó thêm 2mL natri periodate 10mM lắc đều. Tiếp tục thêm 2mL

Acetylacetone 0.2 M. Định mức tớ i 10mL bằng hỗn hợ p dung môi ethanol

: nướ c tỉ lệ 1:1.




‒ Sau khi có mật độ quang, chúng tôi thế vào đườ ng chuẩn thu đượ c giá trị

Cppm

‒ Hiệu suất đượ c tính theo công thức:

SD: Độ lệch chuẩn

b: Hệ số góc của đườ ng chuẩn





26

tt

lt

CH=

C

2.3.10. Xác định hàm lượ ng glycerol trong biodiesel

2.3.10.1. Xác định hàm lượ ng glycerol tự do trong mẫu

Để xác định hàm lượ ngglycerol trong mẫu chúng tôi tiến hành như sau:

‒ Cân chính xác đến 0.1mg của 4g mẫu, thêm 1mL hỗn hợ p dung môi

ethanol : nướ c (1:1), 3mL n-hexane, lắc mạnh, ly tâm, hút bỏ phần dung

dịch n-hexane phía trên

‒ Thu 1mL mẫu thêm 2mL natri periodate 10mM, thêm tiếp 2mL





‒ Tiến hành đồng thờ i vớ i mẫu trắng nhưng không có mặt acetylaceton.

‒ Tiến hành làm cùng lúc ba mẫu.

Bên cạnh đó chúng tôi tiến hành xác đi hiệu suất quá trình phân tích mẫu:

‒ Tiến hành cân đồng thờ i hai mẫu chính xác 4.000g. Một trong hai mẩuthêm 0.5mL dung dịch làm việc.thêm 1mL hỗn hợ p dung môi ethanol :

nướ c (1:1), 3mL n-hexane, lắc mạnh, ly tâm, hút bỏ phần dung dịch n-

hexane phía trên.

‒ Thu 1mL mẫu thêm 2mL natri periodate 10mM, thêm tiếp 2mL



‒ Gia nhiệt trong bể ổ định nhiệt tại 70o

C trong một phút sau đó làm lạnh.Tiến hành đo phổ phổ hấp thu tại bướ c sóng cực đại.


‒ Tiến hành lặp lải ba lần và các nồng độ khác nhau.

Ctt: hàm lượ ng thực tế tính từ đườ ng chuẩn

Clt: hàm lượ ng lý thuyết hút





27

2.3.10.2. Xác định hàm lượ ng glycerol tổng trong mẫu

Chúng tôi tiến hành xác định hàm lượ ng glycerol tổng trong mẫu theo các

bướ c:

‒ Cân chính xác đến 0.1mg của 4g mẫu thêm 4mL KOH 10% sau đó đun

hoàn lưu trong 45 phút. Trung hòa bằng axit acetic băng.

‒ Thêm 3mL hỗn hợ p dung môi gồm C2H5OH : H2O, 4mL n-hexane, lắc

mạnh, tách pha. Rửa pha n-hexane hai lần, mỗi lần 2mL dung môi ethanol.

Gộp nướ c rửa vào phần ethanol. Rửa pha ethanol hai lần, mỗi lần 4mL n-

hexan . Chuyển phần ethanol vào bình định mức.

‒ thêm 2mL natri periodate 10mM, thêm tiếp 2mL acetylaceton 0.2M. Tiến

hành định mức tớ i 10mL bằng hỗn hợ p dung môi ethanol : nướ c tỉ lệ 1:1.‒ Gia nhiệt trong bể ổ định nhiệt tại 70oC trong một phút sau đó làm lạnh.



‒ Tiến hành lặp lạiba lần.





28

‒

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ THẢO LUẬN

3.1. Khảo sát bước sóng tối ưu

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

350 360 370 380 390 400 410 420 430 440 450 460 470 480 490 500

A

nm

thuoc thu.dsp

1 ppm.dsp

5ppm.dsp

10ppm.dsp

Hình Error! No text of specified style in document..4. Phổ hấ p thu của glycerol vớ i

thuố c thử

Nhìn vào phổ hấp thu của phức chất chúng tôi xác định là bướ c sóng tối ưu ở

trong điều kiện phản ứng trong đề tài này là 410nm. Mặc dù là thuốc thử có độ hấp

thu cũng tại 410nm tuy nhiên độ hấp thu không đáng kể. Do đó chúng tôi lựa chọn

bướ c sóng là 410nm để thực hiện các khảo dát tiếp theo.

λ





29

3.2. Khảo sát hàm lượng thuốc thử

1.1.3. Khảo sát hàm lượ ng natri periodate

Bảng Error! No text of specified style in document..4. k ế t quả khảo sát thể tích

NaIO4

Cglyceol(ppm)VNaIO4(mL)5 8 10

0.2 0.678 1.196 1.38

0.4 0.816 1.413 1.709

0.6 0.724 1.268 1.6

0.8 0.689 1.25 1.5941.0 0.663 1.251 1.582

1.2 0.664 1.208 1.56

1.4 0.661 1.206 1.542

1.6 0.655 1.21 1.54

Hình Error! No text of specified style in document..5. Đồ thị khảo sát lượ ng NaIO4

Trong quá trình khảo sát ta thấy tại 0.4mL thì mật độ quang có giá trị cao nhất,

sau đó mật độ quang giảm từ từ khi thêm NaIO4. Mật độ quang bắt đầu ổn định từ

0.6-1.6mL NaIO4





30

Do đó để tiết kiệm lượ ng thuốc thử nhưng vẫn đảm bảo lượ ng thuốc thử vớ i

các nồng độ khác nhau của glycerol nên chúng tôi quyết định chọn thể tích NaIO4 là

1.2mL.

1.1.4. Khảo sát hàm lượ ng acetylaceton Bảng Error! No text of specified style in document..5. k ế t quả khảo sát lượ ng

acetylacetone

Cglyceol(ppm)Vacetytaceton(mL)5 8 10

0.2 0.332 0.644 0.789

0.4 0.491 0.828 1.1

0.6 0.595 0.967 1.338

0.8 0.653 1.112 1.483

1.0 0.663 1.126 1.502

1.2 0.646 1.165 1.522

1.4 0.651 1.206 1.557

1.6 0.683 1.232 1.589

Hình Error! No text of specified style in document..6. Đồ thị của quá trình khảo

sát acetylacetone.





31

Từ đồ thị chúng tôi thấy là vớ i lượ ng acetylaceton từ 0.2-0.8mL thì mật độ

quang tăng nhanh theo đườ ng chéo. Tuy nhiên từ 0.8-1.6mL thì mật độ quang có

tăng nhưng tăng rất chậm.

Cũng như khảo sát NaIO4Do đó để tiết kiệm lượ ng thuốc thử nhưng vẫn đảmbảo lượ ng thuốc thử vớ i các nồngdđộ khác nhau của glycerol nên chúng tôi quyết

định chọn thể tích acetylaceton là 1.2mL.

1.1.5. Khảo sát đệm pha thuốc thử

Nhận thấy dung dịch đệm dùng pha thuốc thử là pH 5.5 do đó chúng tôi quyết

định kiểm tra xem vớ i các dung dịch đệm khác thì phúc có lên mày hay không.

Bảng Error! No text of specified style in document..6. k ế t quả mật độ quang A của

đệm pha thuố c thử

Dung dịch đệm pHCglycerol(ppm)2 5.5 7 9 11

5 0.008 0.603 0 0.002 0.001

8 0.012 1.113 0 0.006 0

10 0.014 1.493 0 0 0

Từ bảng số liệu chúng ta nhận thấy dung dịch chỉ lên màu vớ i những đệm axitcòn đệm bazơ và đệm trung tính thì không hề lên màu.

Trong đó đệm pH bằng 5.5 là lên màu tốt nhất. Do đó chúng tôi quyết định

chọn dung dịch đệm pha thuốc thử là đệm pH=5.5.

1.2. Thời gian lên màu

Bảng Error! No text of specified style in document..7. k ế t quả khảo sát thờ i gian

lên màu

Cglycerol (ppm)T (phút)5 8 10

1 0.395 0.601 0.797

5 0.491 0.701 0.931





33

Cho nên chúng tôi quyết định là phải đo phức trong thờ i gian từ 20-25 phút

sau khi đun để tránh hiện tườ ng cảu acetylaceton làm ảnh hưở ng tớ i giá trị đo.

1.3. Khảo sát khoảng tuyến tính

Bảng Error! No text of specified style in document..8. k ế t quả khảo sát khoảng

tuyế n tính

Cglycerol(ppm) A Cglycerol(ppm) A0.5 0.224 14 1.919

1 0.398 16 2.174

2 0.601 18 2.473

4 0.81 20 2.784

6 0.999 22 3.063

8 1.192 24 3.283

10 1.456 26 3.373

12 1.792 28 3.44

Hình Error! No text of specified style in document..8. Đồ thị khảo sát khoảng

tuyế n tính





34

Kết quả khảo sát khoảng tuyến tính cho thấy mật độ qua chỉ thay đổi tuyến

tính trong khoảng nồng độ từ 0.5ppm tớ i 24ppm. Sau đó mật độ quang A gần như

không đổi khi hàm lượ ng glycerol lớ n hơ n 24ppm.

1.4. Thiết lập đường chuẩn, khảo sát LOD,LOQ và hiệu suấtphương pháp

1.4.1. Xây dự ng đườ ng chuẩn

Do hạn chế về máy móc trong quá trình làm đồ án và hạn chế sai số cũng như

tính đảm bảo đo, do đó chúng tôi quết định lập đườ ng chuẩn có hàm lượ ng từ

0.5ppm-24ppm.

Bảng Error! No text of specified style in document..9. k ế t quả xây d ự ng đườ ng

chuẩ n

C ppm A C ppm A

0.5 0.095 4 0.609

1 0.167 7 1.068

2 0.313 10 1.578





35

Hình Error! No text of specified style in document..9. Đồ thị đườ ng chuẩ n glycerin

Vớ i giá trị là R2 = 0.9991 tươ ng đớ i tốt nên chúng tôi sử dụng để xác định

glycerol trong mẫu

1.4.2. Khảo sát LOD, LOQ

Chúng tôi tiến hành khảo sát các giá trị LOD và LOQ theo phươ ng pháp đonhiễu nền và hệ số góc của đườ ng chuẩn. Do đo chúng tôi cần thiết lập đườ ng chuẩn

trướ c để có hệ số góc sau đó mớ i tiến hành xác định LOD và LOQ.

Ở phươ ng pháp này chúng tôi tiến hành lập 21 mẫu trắng để tiến hành tính độ

lệch chuẩn.

Trong bài báo cáo này chúng tôi sử dụng công thức :

N

i=1

N 2oi oi=1

AoA=

N

(A -A )SD=

N-1

∑

∑

: mật độ quang trung bình của mẫu trắng

N: số lần làm mẫu trắng

S: độ lệch chuẩn của tín hiệu mẫu trắng

b: hệ số góc đườ ng chuẩn.





36

3*SDLO D =

b10*SD

LOQ=

b

Bảng Error! No text of specified style in document..7.mật độ quang mẫ u tr ắ ng

STT A0

1 0.016 0.000143 2.04082E-08

2 0.016 0.000143 2.04082E-08

3 0.016 0.000143 2.04082E-08

4 0.015 -0.00086 7.34694E-07

5 0.015 -0.00086 7.34694E-07

6 0.016 0.000143 2.04082E-08

7 0.017 0.001143 1.30612E-06

8 0.016 0.000143 2.04082E-08

9 0.016 0.000143 2.04082E-08

10 0.015 -0.00086 7.34694E-07

11 0.015 -0.00086 7.34694E-07

12 0.017 0.001143 1.30612E-06

13 0.016 0.000143 2.04082E-08

14 0.016 0.000143 2.04082E-08

15 0.016 0.000143 2.04082E-08

16 0.015 -0.00086 7.34694E-07

17 0.016 0.000143 2.04082E-08

18 0.015 -0.00086 7.34694E-07

19 0.017 0.001143 1.30612E-0620 0.016 0.000143 2.04082E-08

21 0.016 0.000143 2.04082E-08

Bảng 3.8. k ế t quả LOD, LOQ





37

thông số Giá trị

0.015858143

8.57143E-06

SD 0.000655

LOD 0.012

LOQ 0.048

Theo kết quả thực nghiệm chúng tôi có giá trị LOD = 0.012ppm còn LOQ =

0.042ppm đều thấp hơ n đườ ng chuẩn nên các điểm giá trị của đườ ng chuẩn đượ c

chấp nhận.

1.4.3. Hiệu suất của phươ ng pháp

Vớ i các thông số đã khảo dát chúng tôi tiến hành khảo sát thông số cuối cùng,

đó là hiệu suất thu hồi mẫu của phươ ng pháp. Ở đây chúng tôi tiến hành khảo sát

vớ i hai nồng độ lần lượ t là 5ppm và 6ppm

Bảng Error! No text of specified style in document..9.k ế t quả hiệu suấ t thu hồi của

phươ ng pháp

Cglycerollt A Cglyceroltt Hiệu suất Trung bình

0.749 4.792 95.84

0.746 4.776 95.525

0.745 4.769 95.38

95.58

0.92 5.896 98.27

0.915 5.864 97.756

0.912 5.845 97.48

97.56

Từ giá trị hiệu suất thu đượ c chúng tôi nhận thấy hiệu suất thu hồi của phươ ng

pháp tươ ng đối tốt trên 95%





38

1.5. Xác định hàm lượng glycerol tự do trong mẫu

Chúng tôi tiến hành xác định glycerol tự do trong hai mẫu đó là một mẫu tổng

hợ p cho phản ứng xãy ra hoàn toàn và một mẫu không hoàn toàn

Bảng Error! No text of specified style in document..10. Giá tr ị phân tích glycerol

t ự do

Mẫu M A C % glyerol Trung

bình

Độ

lệch

Sai

số

4.0012 0.245 15.477 0.000386809

4.0009 0.241 15.219 0.00038038930

phút

4.0089 0.249 15.7345 0.0003932848.004 0.116 3.5824 4.47548E-05

8.0046 0.11 3.3892 4.23407E-0550

phút

8.0072 0.113 3.4858 4.3548E-05

Sau khi phân tích thấyhàm lượ ng glycerol trong mẫu rất thấp chúng tôi quyết

định lấygấp đôi khối lượ ng mẫu và định mức lên 5mL thay vì 10mL như ban đầu.

Bên cạnh đó chúng tối tiếnanành khảo sát hiệu suất thu hồi của mẫu như sau

mổi mẫu chúng tôi thêm 0.5mL dung dịch làm việc:

Bảng Error! No text of specified style in document..10. k ế t quả hiệu suấ t thu hồi

của mẫ u

Mẫu A mẫu A thêm

chuẩnC mẫu C thêm

chuẩnH H trung

bình

0.251 0.973 1.5863 6.2384 93.040.243 0.981 1.5348 6.2899 95.11

0.247 0.98 1.5606 6.2835 94.46

0.113 0.836 0.6972 5.3557 93.172

0.119 0.856 0.7358 5.4845 94.97





39

Mẫu A mẫu A thêm

chuẩnC mẫu C thêm

chuẩnH H trung

bình

0.109 0.841 0.6714 5.3879 94.33

Chúng tôi nhận ra rằng vớ i phươ ng pháp này hiệu suất chiết mẫu của phươ ng

pháp tươ ng đối cao đạt tớ i 94%

1.6. Xác định hàm lượng glycerol tổng

Bảng Error! No text of specified style in document..11. k ế t quả hàm lượ ng glycerol

t ổ ng trong mẫ u

Mẫu M A C % glyerol Trung

bình

Độ

lệch

Sai

số

0.5003 1.021 6.548 0.130875

0.501 1.043 6.689 0.13352230

phút

0.5009 1.036 6.644 0.132648

0.5009 0.925 5.929 0.118369

0.5009 0.938 6.013 0.12004250

phút0.5001 0.903 5.788 0.115724

Do hàm lượ ng glyceride trong mẫu rất nhiều nên khi tiến hành xác định hàm

lượ ng glycerol chúng tôi tiến hành giàm hàm lượ ng mẫu xuống và vẫn định mức lên

10mL.

Từ hai bảng giá trị glycerol và glycerol tổng chúng ta thấy là mẫu biodiesel đạt

yêu cầu về chỉ tiêu glycerol trong biodiesel. Ngoài ra thì lượ ng glycerol tồng thườ ng

cao rất nhiều lần so vớ i glycerol tự do.





40 WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM




41

KẾT LUẬN

Sau thờ i gian thu thập tài liệu và làm thực nghiệm đề tài “Xác định glycerol

trong biodiesel bằng phươ ng pháp trắc quang” chúng tôi đạt đượ c những kết quả

sau:

‒ Nắm bắt thông tin cơ bản về biodiesel tính năng và ứng dụng.

‒ Cách tổng hợ p biodiesel.

‒ Nắm bắt cách xây dựng một phươ ng pháp để xác định chỉ tiêu cần phân

tích glycerol trong biodiesel.

‒ Khảo sát các thông sốnhiệt độ thờ i gian tối ưu trong quy trình để xác định

glycerol.‒ Khảo sát các yếu tố liên quan tớ i thuốc thử và môi trườ ng đệm axit thì

phức lên màu nhưng tối ưu là vớ i pH=5.5

‒ Giớ i hạn phát hiện của glycerin 0.012 µg/mL. Giớ i hạn định lượ ng của

glycerin 0.048 µg/mL.

‒ Hiệu suất thu hồi của phươ ng pháp trên mẫu biodiesel đạt đượ c > 94%.

‒ Kết quả phân tích mẫu biodiesel xác định sai so621cua3 phươ ng pháp cho

thấy quy trình ứng dụng có thể phân tích glycerol tự do và tổng glyceroltrong mẫu biodiesel.





43

[10] Determination of glycerine, methanol, mono-, di- and triacylglycerides,

Shimadzu News 1/2004.

[11] James D. McCurry , Analysis of Biodiesel and Biodiesel Blends using

Capillary Flow Technology, Agilent Technologies, Inc. June 20, 2007. [12] Marieta Balcan, Dan-Florin Anghel, Cristina – Florentina Mihailescu, Emil

Stepan, Reversed-phase High-performance Liquid ChromANatographic

Analysis of Biodiesel Obtained from Sunflower Oil.

[13] Ngoc Nguyen, Kory Kelly, and Sky Countryman Phenomenex Inc.,

Torrance, CA, USA, Reliable Analysis of Glycerin in Biodiesel Using a High-

Temperature Non-metal GC Column.

[14] Paolo Bondioli, Laura Della Bella, Stazione Sperimentale Oli e Grassi,

Milano, Italy, An alternative spectrophotometric method for the determination of

free glycerol in biodiesel, Eur. J. Lipid Sci. Technol.107(2005) 153–157 DOI

10.1002/ejlt.200401054

[15] Robert L. Grob, Robert L. Grob, Modern Practice of Gas Chromatography,

tr 298 – 305.

[16] Timothy Ruppel and Gerald Hall, Free and Total Glycerin in B100 Biodiesel

by Gas Chromatography, PerkinElmer Life and Analytical Sciences, 710

Bridgeport Avenue Shelton, CT 06484.





PHỤ LỤC


ĐỒ Án chuyÊn ngÀnh xÁc ĐỊnh glycerol trong biodiesel bẰng phƯƠng phÁp trẮc quang

Documents