ТРАНСЕСТЕРИФІКАЦІЯ ТРИГЛІЦЕРИДІВ РОСЛИННИХ ОЛІЙ ГОЛОВНОЮ ФРАКЦІЄЮ ЕТИЛОВОГО СПИРТУ

Автор(и)

  • Yurii Melnyk Національний університет "Львівська політехніка", Україна https://orcid.org/0000-0003-0109-5526
  • Stepan Melnyk Національний університет "Львівська політехніка", Україна https://orcid.org/0000-0002-0629-9723
  • Halyna Mahorivska Національний університет "Львівська політехніка", Україна https://orcid.org/0000-0002-3609-7970

DOI:

https://doi.org/10.20998/2413-4295.2021.01.11

Ключові слова:

трансестерифікація, рослинні олії, головна фракція етилового спирту, катіоніт КУ-2-8, катіони міді (ІІ)

Анотація

Досліджено закономірності трансестерифікації тригліцеридів рослинних олій (соняшникової, ріпакової, лляної) головною фракцією етилового спирту в присутності каталізаторів – катіоніту КУ-2-8 у Н+-формі та катіоніту КУ-2-8 із іммобілізованими іонами Cu2+ (необробленого та обробленого 0,1 М розчином гідроксиду натрію протягом 90 хв та 7 діб). Показано, що досліджені каталізатори, за винятком необробленого катіоніту КУ-2-8 із іммобілізованими іонами Cu2+, за умов реакції дозволяють досягнути конверсії тригліцеридів рослинних олій понад 90 %. Встановлено, що найвищу активність виявляє каталізатор КУ-2-8 із іммобілізованими іонами Cu2+, оброблений 0,1 М розчином гідроксиду натрію протягом 90 хв. Виявлено, що цей каталізатор дає змогу за 180 хв реакції досягнути конверсії тригліцеридів кожної з досліджених олій понад 99,5 %. Разом з тим встановлено, що у його присутності спостерігається найвища початкова швидкість реакції трансестерифікації. Також визначено закономірності впливу наведених каталізаторів на реакцію естерифікації вільних жирних кислот, присутніх в рослинних оліях, етиловим спиртом, наявним у головній фракції. Встановлено, що досліджені каталізатори по-різному впливають на реакцію естерифікації. Показано, що катіоніт КУ-2-8 із іммобілізованими іонами Cu2+, оброблений 0,1 М розчином гідроксиду натрію протягом 90 хв, каталізує реакцію естерифікації вільних жирних кислот усіх досліджених олій – їх конверсія становить від 21,6 % (у соняшниковій олії) до 74,1 % (у ріпаковій олії). Разом з тим встановлено, що тривала обробка катіоніту КУ-2-8 із іммобілізованими іонами Cu2+ розчином гідроксиду натрію призводить до різкого зниження або й втрати активності каталізатора в реакції естерифікації вільних жирних кислот етанолом, а його застосування в реакції трансестерифікації тригліцеридів ріпакової та соняшникової олій навіть зумовлює збільшення кислотного числа реакційної суміші, тобто частковий гідроліз тригліцеридів. Одержані результати досліджень показують, що одним із чинників, який дає змогу підвищити активність катіоніту КУ-2-8 із іммобілізованими іонами Cu2+ в процесі трансестерифікації рослинних олій етанолом головної фракції, є його нетривала обробка 0,1 М розчином лугу. Зроблено припущення, що така обробка впливає на каталітичну активність іонів Cu2+ внаслідок зміни електронної густини на катіоні каталізатора за рахунок координації на ньому частини ОН-аніонів. Максимальне насичення координаційної сфери катіону, досягнуте під час тривалої обробки катіоніту з іммобілізованими іонами Cu2+, очевидно зумовлює певні стеричні проблеми для доступу реагентів до каталізатора і знижує його активність.

Біографія автора

Yurii Melnyk , Національний університет "Львівська політехніка"

Кафедра технології органічних продуктів, доцент

Посилання

Avhad M. R., Marchetti J. М. A review on recent advancement in catalytic materials for biodiesel production. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 2015, no.50, pp. 696–718, doi: 10.1016/j.rser.2015.05.038.

Kiss A., Dimian A., Rothenberg G. Solid Acid Catalysts for Biodiesel Production – Towards Sustainable Energy. Adv. Synth. Catal, 2006, no. 348, pp. 75–81, doi: 10.1002/adsc.200505160.

Zabeti M., Daud W. M. A. W., Aroua M. K. Activity of solid catalysts for biodiesel production: a review. Fuel Process Technol, 2009, no. 90, pp. 770–777, doi: 10.1016/j.fuproc.2009.03.010.

Irmawati R., Shafizah I., Nur Sharina A., Abbastabar Ahangar H., Taufiq-Yap Y. H. Transesterification of Palm Oil by Using Silica Loaded Potassium Carbonate (K2CO3/SiO2) Catalysts to Produce Fatty Acid Methyl Esters (FAME). Energy and Power, 2014, no. 4(1), pp. 7–15, doi: 10.5923/j.ep.20140401.02.

Pingmei Guo, Fenghong Huang, Mingming Zheng, Wenlin Li, Qingde Huang. Magnetic Solid Base Catalysts for the Production of Biodiesel. J. Am. Oil. Chem. Soc., 2012, no. 89, pp. 925–933, doi: 10.1007/s11746-011-1979-5.

Tan Y. H., Abdullah M. O., Nolasco Hipolito C. Comparison of Biodiesel Production between Homogeneous and Heterogeneous Base Catalysts. Applied Mechanics and Materials, 2016, no. 833, pp. 71–77, doi: 10.4028/www.scientific.net/amm.833.71.

Lingmei Yang, Pengmei Lv, Zhongming Wang, Zhenhong Yuan, Wen Luo, Huiwen Li, Luo Yu, Hongzhe Sun. Promotional Effect of Transition Metal Doping on the Properties of KF/CaO Catalyst for Biodiesel Synthesis. International Journal of Green Energy, 2017, no. 14(9), pp. 784–791, doi: 10.1080/15435075.2017.1330752.

Fei-ling Pua, Zhen Fang, Sarani Zakaria, Feng Guo & Chin-hua Chia. Direct production of biodiesel from high-acid value Jatropha oil with solid acid catalyst derived from lignin. Biotechnology for Biofuels, 2011, no. 4(56), doi: 10.1186/1754-6834-4-56.

Rao Y., Zubaidha P., Reddy J., Kondhare D., Sushma D. Crystalline Manganese Carbonate a Green Catalyst for Biodiesel Production. Green and Sustainable Chemistry, 2012, no. 2, pp. 14–20, doi: 10.4236/gsc.2012.21003.

Palyukh Z., Melnyk Yu., Melnyk S. The effect of parameters on the transesterification process of sunflower oil with ethanol. Bulletin of NTU "KhPI". Series: New solutions in modern technologies. Kharkiv: NTU "KhPI", 2016, no. 12(1184), pp. 163–168. doi: 10.20998/2413-4295.2016.12.24.

Van Gerpen J. Biodiesel processing and production. Fuel Processing Technology, 2005, no. 86, pp. 1097–1107, doi: 10.1016/j.fuproc.2004.11.005.

Methodology for Lipids. Available at: http://www.biocyclopedia.com/index/plant_protocols/lipids/Estimation_of_free_fatty_acids.php/ (accessed 20.12.2020).

Melnyk Yu., Melnyk S., Palyukh Z., Dzinyak B. Research into transesterification of triglycerides by aliphatic alcohols C2–C4 in the presence of ionites. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2018, no. 1/6(94), pp. 10–16, doi: 10.15587/1729-4061.2018.122938.

##submission.downloads##

Опубліковано

2021-04-23

Як цитувати

Melnyk , Y. ., Melnyk , S. ., & Mahorivska , H. . (2021). ТРАНСЕСТЕРИФІКАЦІЯ ТРИГЛІЦЕРИДІВ РОСЛИННИХ ОЛІЙ ГОЛОВНОЮ ФРАКЦІЄЮ ЕТИЛОВОГО СПИРТУ. Вісник Національного технічного університету «ХПІ». Серія: Нові рішення у сучасних технологіях, (1(7), 72–79. https://doi.org/10.20998/2413-4295.2021.01.11

Номер

Розділ

Хімічні та харчові технології, екологія