Luận văn Điều chế cồn khô

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA KHOA HỌC BỘMÔN HÓA LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: ĐIỀU CHẾ CỒN KHÔ Giáo viên hướng dẫn: Sinh viên thực hiện: ThS. Võ Hồng Thái Phan Thị Khánh Ly Lớp: Cử Nhân Hóa K29 MSSV: 2033448 Cần Thơ 2007 NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN  ...................................................................... ........................................................................... ........................................................................... ........................................................................... ........................................................................... ........................................................................... ........................................................................... ........................................................................... Cần Thơ, ngày….tháng 6 năm 2007 Giáo viên hướng dẫn ThS. Võ Hồng Thái NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN  ...................................................................... .......................................................................... .......................................................................... .......................................................................... .......................................................................... .......................................................................... .......................................................................... .......................................................................... Cần Thơ, ngày…tháng 6 năm 2007 Giáo viên phản biện LỜI CẢM ƠN -Tôi xin chân thành cảm ơn:  Thầy Võ Hồng Thái đã hướng dẫn và giúp đỡ tận tình trong suốt quá trình tôi thực hiện luận văn tốt nghiệp này.  Các Thầy Cô Trường Đại học Cần Thơ nói chung và các Thầy Cô ở Bộ Môn Hoá Khoa Khoa Học nói riêng, những người đã tận tình truyền đạt cho chúng em những kiến thức và những kinh nghiệm sống vô cùng quí báu và bổ ích.  Cảm ơn sự động viên và giúp đỡ của các bạn cùng lớp. -Luận văn này tuy đã hoàn thành nhưng không thể tránh khỏi những thiếu sót và hạn chế. Do đó rất mong nhận được sự chỉ dạy của quí Thầy Cô và sự đóng góp chân thành của các bạn. PHẦN TÓM LƯỢC Với đề tài “Điều Chế Cồn Khô”, luận văn này sẽ tập trung nghiên cứu ba phương pháp phổ biến nhất để tạo ra loại nhiên liệu này. Trong thực tế, loại nhiên liệu này đã được nghiên cứu và ứng dụng rộng rãi trong đời sống. Luận văn này sẽ bao gồm các chương sau:  Chương 1 sẽ giới thiệu sơ lược về các loại nhiên liệu phổ biến được sử dụng để đun nấu thức ăn.  Chương 2 sẽ trình bày các phần như: Một số khái niệm, tính chất, các phương pháp điều chế và ứng dụng của cồn khô.  Chương 3: Thực Nghiệm.  Chương 4: Kết Quả và Thảo Luận.  Chương 5: Kết Luận và Đề Xuất. MỤC LỤC Trang Lời cảm ơn ........................................................................................................... i Phần tóm lược .....................................................................................................ii Những từ viết tắt ................................................................................................iii Lời mở đầu ......................................................................................................... iv Chương 1: TỔNG QUAN VỀ NHIÊN LIỆU ..................................................... 1 1.1. Nhiên liệu khí ......................................................................................... 1 1.2. Nhiên liệu lỏng ....................................................................................... 1 1.2.1. Dầu lửa ............................................................................................. 1 1.2.2.Cồn (Alcol etyl, Etanol) .................................................................... 2 1.3. Nhiên liệu rắn.......................................................................................... 3 1.3.1 Hexamine (Hexamethylenetetramine)................................................. 3 1.3.2. Trioxane ............................................................................................. 5 1.3.3. Metaldehyde ....................................................................................... 6 1.3.4. Cồn khô .............................................................................................. 7 1.3.5. Nhiên liệu nhão (paste fuel) ............................................................... 8 1.3.6. Những sản phẩm gỗ / sinh khối ......................................................... 9 Chương 2: LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU .............................................................. 11 2.1. LÝ THUYẾT VỀ CỒN KHÔ............................................................... 11 2.1.1. Khái niệm ......................................................................................... 11 2.1.2. Tính chất chung................................................................................ 11 2.1.3.Ứng dụng........................................................................................... 11 2.2. CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHẾ CỒN KHÔ .................................. 12 2.2.1. Phương pháp điều chế cồn khô có sử dụng Calci acetat bão hoà ... 12 2.2.1.1. Cơ sở lý thuyết ............................................................................ 12 2.2.1.2. Công thức điều chế ..................................................................... 12 2.2.2. Phương pháp điều chế cồn khô có sử dụng acid béo và kiềm .......... 13 2.2.2.1. Cơ sở lý thuyết ............................................................................ 13 2.2.2.2. Công thức điều chế ..................................................................... 13 2.2.3. Phương pháp điều chế cồn khô có sử dụng dẫn xuất Cellulose với một lớp ngăn chặn sự hydrat hoá. ............................................................. 14 2.2.3.1. Cơ sở lý thuyết ............................................................................. 15 2.2.3.2. Công thức điều chế ...................................................................... 15 2.2.4. Phương pháp điều chế cồn khô có sử dụng nhiên liệu vô cơ ............ 18 Chương 3 : THỰC NGHIỆM ........................................................................... 20 3.1. Điều chế cồn khô.................................................................................... 20 3.1.1. Phương pháp điều chế cồn khô có sử dụng Calci acetat bão hoà ( Phương Pháp 1).............................................................................. 20 3.1.1.1. Qui trình điều chế ......................................................................... 20 3.1.1.2. Dụng cụ, hoá chất làm thí nghiệm ............................................... 21 a. Dụng cụ............................................................................................... 21 b. Hoá chất.............................................................................................. 21 3.1.1.3. Bố trí thí nghiệm .......................................................................... 22 a. Khảo sát ảnh hưởng của các tỷ lệ khác nhau giữa cồn và Calci acetat bão hoà lên khối lượng và đặc điểm sản phẩm. ................................. 22 b. Khảo sát ảnh hưởng của một số loại rượu đến khối lượng và đặc điểm sản phẩm............................................................................................. 23 3.1.2. Phương pháp điều chế cồn khô có sử dụng acid béo và kiềm ( Phương Pháp 2).............................................................................. 23 3.1.2.1. Qui trình điều chế ....................................................................... 23 3.1.2.2. Dụng cụ, hoá chất làm thí nghiệm .............................................. 24 a. Dụng cụ............................................................................................... 24 b. Hoá chất ............................................................................................. 24 3.1.2.3. Bố trí thí nghiệm......................................................................... 24 a. Thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng của lượng nước đến đặc điểm của sản phẩm ................................................................................................... 24 b. Thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng của các tỷ lệ khác nhau giữa Metanol và Isopropanol đến đặc điểm sản phẩm. ............................................ 25 c. Thí nghiệm khảo sát hưởng của NaOH đến sự hình thành sản phẩm 26 d. Thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng của rượu đến sản phẩm ................... 27 3.1.3. Phương pháp điều chế cồn khô có sử dụng dẫn xuất Cellulose với một lớp ngăn chặn sự hydrat hoá (Phương Pháp 3) ........................... 27 3.1.3.1. Qui trình điều chế ........................................................................ 28 3.1.3. 2. Dụng cụ, hóa chất làm thí nghiệm .............................................. 28 a. Dụng cụ............................................................................................. 28 b. Hóa chất............................................................................................ 29 3.1.3.3. Bố trí thí nghiệm.......................................................................... 29 a. Thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng của lượng NaOH đến sự hình thành sản phẩm ......................................................................................... 31 b. Thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng của loại rượu đến sự hình thành sản phẩm ............................................................................................... 31 c. Thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng của Alumina trihydrat đến đặc điểm của sản phẩm .................................................................................... 31 3.2. Khảo sát một số tính chất của cồn khô vừa điều chế được .................. 31 3.2.1. Tỉ khối ........................................................................................... 31 3.2.2. Ngọn lửa ....................................................................................... 31 3.2.3. Nhiệt độ nóng chảy ....................................................................... 31 3.2.4. Tốc độ chảy và thời gian cháy ...................................................... 32 3.2.5. Sản phẩm sau khi cháy ................................................................. 32 Chương 4: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN .............................. 33 4.1. Kết quả ................................................................................................. 33 4.1.1. phương pháp điều chế cồn khô có sử dụng Calci acetat bão hoà . 33 4.1.1.1. Kết quả các thí nghiệm khảo sát ............................................... 33 a. Kết quả khảo sát các tỷ lệ khác nhau giữa cồn và Calci acetat bão hoà .................................................................................................. 33 b. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của một số loại rượu đến khối lượng và đặc điểm sản phẩm ......................................................................... 35 4.1.1.2. Một số tính chất của cồn khô .................................................... 36 4.1.1.3. Hiệu suất và giá sản phẩm ......................................................... 36 4.1.2. Phương pháp điều chế cồn khô có sử dụng acid béo và kiềm ........ 37 4.1.2.1. Kết quả các thí nghiệm khảo sát ................................................ 37 a. Kết quả thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng của lượng nước đến đặc điểm của sản phẩm ........................................................................... 37 b. Kết quả các thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng của các tỷ lệ khác nhau giữa Metanol và Isopropanol đến đặc điểm của sản phẩm .............. 39 c. Kết quả thí nghiệm khảo sát hưởng của lượng NaOH đến sự hình thành sản phẩm ................................................................................. 40 d. Kết quả thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng của loại rượu đến đặc điểm của sản phẩm. ................................................................................... 42 4.1.2.2. Một số tính chất của cồn khô ..................................................... 43 4.1.2.3. Hiệu suất và giá thành sản phẩm................................................ 43 4.1.3. Phương pháp điều chế cồn khô có sử dẫn xuất Cellulose với một lớp ngăn chặn sự hydrat hoá ................................................................... 45 4.1.3.1. Kết quả của các thí nghiệm khảo sát .......................................... 45 a. Kết quả thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng của lượng NaOH đến sự hình thành sản phẩm ................................................................................. 45 b. Kết quả thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng của loại rượu đến sự hình thành sản phẩm. ................................................................................ 45 c. Kết quả thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng của Alumina trihydrat đến đặc điểm của sản phẩm..................................................................... 46 4.1.3.2. Một số tính chất của cồn khô ..................................................... 46 4.1.3.3. Hiệu suất và giá thành của sản phẩm ......................................... 46 4.2. Thảo luận................................................................................................ 47 4.2.1. Phương pháp 1................................................................................. 47 4.2.2. phương pháp 2 ................................................................................. 48 4.2.3. Phương pháp 3 ................................................................................. 48 Chương 5: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT .......................................................... 49 5.1. Kết luận .................................................................................................. 49 5.2. Đề xuất ................................................................................................... 49 MỤC LỤC HÌNH Trang Hình 1: Hexamine ........................................................................................... 3 Hình 2: Hexamine dạng bánh.......................................................................... 3 Hình 3: ESBIT Tabs ....................................................................................... 4 Hình 4: Trioxane ............................................................................................ 6 Hình 5: Bánh nhiên liệu Metaldehyde............................................................. 6 Hình 6: Chinese Solid Alcohol........................................................................ 7 Hình 7: Japanese Waxed Methanol ................................................................. 8 Hình 8: American Gelled Alcohol .................................................................. 8 Hình 9: Fire paste ............................................................................................ 8 Hình 10: Nhiên liệu sinh khối ......................................................................... 9 Hình 11: Cồn khô .......................................................................................... 11 Hình 12: Qui trình điều chế cồn khô theo phương pháp 1............................ 20 Hình 13: Thao tác điều chế cồn khô theo phương pháp 1............................. 21 Hình 14:Qui trình điều chế cồn khô theo phương pháp 2............................. 23 Hình15: Qui trình điều chế cồn khô theo phương pháp 3............................. 28 Hình 16: Sản phẩm của thí nghiệm với các tỉ lệ khác nhau giữa cồn và Calci acetat ............................................................................................... 34 Hình 17: Sản phẩm thu được khi thay Etanol bằng Metanol ....................... 35 Hình 18: Sản phẩm thu được khi thay Etanol bằng Isopropanol .................. 35 Hình 19: Cồn khô được làm theo phương pháp 1 ......................................... 36 Hình 20: Sản phẩm của các thí nghiệm 4, 3, 2, 1.......................................... 38 Hình 21: Sản phẩm của các thí nghiệm từ 5 đến 9........................................ 39 Hình 22: Sản phẩm của các thí nghiệm 10, 11, 12 ....................................... 41 Hình 23: Sản phẩm của thí nghiệm 13 .......................................................... 42 Hình 24: Sản phẩm của thí nghiệm 14 .......................................................... 42 Hình 25: Cồn khô được làm từ phương pháp 2............................................. 43 Hình 26: Sản phẩm của thí nghiệm 6 ........................................................... 45 Hình 27: Cồn dẻo được tạo thành theo phương pháp 3 ................................ 46 MỤC LỤC BẢNG Trang Bảng 1: Thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ khác nhau giữa cồn và Calci acetat bão hoà lên sản phẩm (từ thí nghiệm 1 đến 9). ....... 22 Bảng 2: Thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng của các tỷ lệ khác nhau giứa Metanol và Isopropanol đến đặc điểm sản phẩm........................ 26 Bảng 3: Thí nghiệm khảo sát hưởng của NaOH đến sản phẩm. ............... 27 Bảng 4: Kết quả khảo sát các tỷ lệ khác nhau giữa cồn và Calci acetat bão hoà đến sự hình thành sản phẩm. ................................................ 34 Bảng 5: Kết quả các thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng của các tỷ lệ khác nhau giữa Metanol và Isopropanol đến đặc điểm của sản phẩm từ 5 đến 9......................................................................................... 39 Bảng 6: Biểu diễn tốc độ cháy và thời gian cháy của các thí nghiệm 5 đến thí nghiệm 9. ............................................................................... 40 Bảng 7: Kết quả các thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng của các tỷ lệ khác nhau giữa Metanol và Isopropanol đến đặc điểm của sản phẩm từ 10 đến 12..................................................................................... 40 Bảng 8: Biểu diễn tốc độ cháy và thời gian cháy của các thí nghiệm từ 10 đến 12.......................................................................................... 41 Bảng 9: Kết quả thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng của lượng NaOH đến sự hình thành sản phẩm từ 1 đến 5. ................................................... 45 NHỮNG TỪ VIẾT TẮT MeOH : Metanol (Methanol) IPA : Isopropanol (Isopropyl alcohol) PHTH : Phenolptalein (Phenolphtalein) Methocel J75 MS: Hydroxypropyl methyl Cellulose Hexamine: Hexamethylenetetramine LỜI MỞ ĐẦU Mọi dạng sự sống trên Trái đất - từ những cấu trúc vi sinh vật cho đến động vật và con người đều phụ thuộc và sử dụng năng lượng. Các tế bào trong cơ thể sống tham gia quá trình biến đổi hóa học mà qua đó năng lượng trong thức ăn hoặc ánh sáng mặt trời được chuyển hoá thành những dạng năng lượng để có thể duy trì sự sống. Con người sử dụng nhiều cách thức nhằm biến đổi năng lượng ở nhiều hình thức thành những dạng phù hợp với mục đích sử dụng nhằm phục vụ đời sống và các quá trình giao lưu trong xã hội. Ứng dụng sự giải phóng năng lượng từ nhiên liệu rất đa dạng trong cuộc sống, như đốt cháy khí tự nhiên để đun nấu, kích nổ xăng dầu để chạy động cơ, biến năng lượng hạt nhân thành điện năng,… Vậy nhiên liệu là gì ? Nhiên liệu là vật chất được sử dụng để giải phóng năng lượng khi cấu trúc vật lý hoặc hóa học của vật chất bị thay đổi. Nhiên liệu giải phóng năng lượng thông qua quá trình hóa học như cháy hoặc quá trình vật lý, ví dụ phản ứng nhiệt hạch, phản ứng phân hạch. Tính năng quan trọng của nhiên liệu đó là năng lượng có thể được giải phóng khi cần thiết và sự giải phóng năng lượng được kiểm soát để phục vụ mục đích sử dụng của con người. Và hiện nay, với mục đích sử dụng nhiên liệu dùng để đun nấu thì cồn khô là một loại nhiên liệu cần phải được kể đến1. Do đó đề tài: “Điều Chế Cồn Khô” này tìm cách điều chế cồn khô từ một số nguyên liệu và khảo sát một số thông số để thu được cồn kh