ВПЛИВ ФІЗИКО-ХІМІЧНИХ ВЛАСТИВОСТЕЙ ОКСИДІВ d-МЕТАЛІВ НА ТРАНСЕСТЕРИФІКАЦІЮ СОНЯШНИКОВОЇ ОЛІЇ
DOI:
https://doi.org/10.20998/2413-4295.2021.02.16Ключові слова:
трансестерифікація, оксиди металів, питома площа поверхні, поверхнева кислотність, поверхнева основністьАнотація
Досліджено фізико-хімічні властивості оксидів d-металів (NiO, CuO, MnO, FeO, PbO, ZnO), які є гетерогенними каталізаторами процесу трансестерифікації тригліцеридів соняшникової олії етанолом та бутан-1-олом. Для цих оксидів визначено доступну питому площу поверхні, поверхневу кислотність і основність та зміну водневого потенціалу суспензії каталізатора у воді. Доступну питому площу поверхні оксидів визначено титруванням їхньої водної суспензії розчином метиленового синього з відомою концентрацією, а їхню поверхневу кислотність та основність – зворотним титруванням зразків, оброблених водним розчином аміаку та оцтової кислоти, відповідно. Встановлено, що всі досліджені оксиди d-металів мають низьку питому площу поверхні – її значення знаходиться в межах 0,6–1,5 м2/г. Поверхнева кислотність та основність вказаних каталізаторів становить 0,13–0,27 ммоль/г та 0,019–0,066 ммоль/г, відповідно. Показано, що зміна водневого потенціалу водної суспензії досліджених каталізаторів відносно рН дистильованої води є найбільшою для NiO та ZnO і становить 0,6–0,65, тоді як для CuO ця зміна є найменшою і становить лише 0,3. Характер кривих зміни рН і значення рН суспензії оксидів у стані рівноваги свідчать про те, що для досліджених каталізаторів характерна наявність слабких кислотних центрів. Вказані характеристики каталізаторів порівняно з результатами, отриманими в процесі трансестерифікації тригліцеридів соняшникової олії етанолом та бутан-1-олом. Встановлено, що спостерігається кореляція між поверхневою кислотністю каталізатора і початковою швидкістю реакції трансестерифікації тригліцеридів етанолом та бутан-1-олом. Одночасно така кореляція відсутня для поверхневої основності досліджених оксидів металів, що узгоджується з даними щодо каталізу реакції трансестерифікації тригліцеридів лише сильними основними активними центрами. Зроблено висновок, що реакція трансестерифікації тригліцеридів соняшникової олії етанолом та бутан-1-олом відбувається насамперед на слабких кислотних центрах оксидів d-металів.
Посилання
Patrylak L. K., Zubenko S. O., Konovalov S. V., Povazhnyi V. A. Alkaline transesterification of sunflower oil triglycerides by butanol-1 over potassium hydroxide and alkoxides catalysts. Voprosy khimii i khimicheskoi tekhnologii, 2019, no.5, pp. 93-103, doi:10.32434/0321-4095-2019-126-5-93-103.
Patryliak L. K., Zubenko S. O., Konovalov S. V. Pereesteryfikatsiia ripakovoi olii butanolom na luzhnykh katalizatorakh. Voprosy khimii i khimicheskoi tekhnologii, 2018, no.5, pp. 125-130, doi:10.32434/0321-4095-2019-126-5-93-103.
Ilgen O., Akin A. Development of Alumina Supported Alkaline Catalysts Used for Biodiesel Production. Turkish Journal of Chemistry, 2009, no.33, pp. 281-287, doi:10.3906/kim-0809-29.
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.1(4), pp. 7-15, doi: 10.5923/j.ep.20140401.02.
Alsalme A., Kozhevnikova E. F., Kozhevnikov I. V. Heteropoly acids as catalysts for liquid-phase esterification and transesterification. Applied Catalysis A: General, 2008, no. 349(1-2), pp. 170–176, doi: 10.1016/j.apcata.2008.07.027.
Aziz H.A., Aroua M. K., Yusoff R., Abas N. A., Idris Z., Hassan H.A. Production of Palm-Based Esteramine Through Heterogeneous Catalysis. Journal of Surfactants and Detergents, 2015, no.19(1), pp. 11–18, doi:10.1007/s11743-015-1736-0.
Bouguerra Neji S., Trabelsi M., Frikha M. Esterification of Fatty Acids with Short-Chain Alcohols over Commercial Acid Clays in a Semi-Continuous Reactor. Energies, 2009, no.2(4), pp. 1107–1117, doi:10.3390/en20401107.
Brito A., Borges M .E., Garín M., Hernández A. Biodiesel Production from Waste Oil Using Mg−Al Layered Double Hydroxide Catalysts. Energy & Fuels, 2009, no.23(6), pp. 2952–2958, doi:10.1021/ef801086p.
Caetano C. S., Guerreiro L., Fonseca I.M., Ramos A., Vital J., Castanheiro J.E. Esterification of fatty acids to biodiesel over polymers with sulfonic acid groups. Applied Catalysis A: General, 2009, no. 359(1-2), pp. 41–46, doi: 10.1016/j.apcata.2009.02.028.
Da Silva M. J., Vilanculo C.B., Teixeira M. G., Julio A. A. Catalysis of vegetable oil transesterification by Sn(II)-exchanged Keggin heteropolyacids: bifunctional solid acid catalysts. Reaction Kinetics, Mechanisms and Catalysis, 2017, no.122(2), pp. 1011–1030, doi:10.1007/s11144-017-1258-z.
Farooq M., Ramli A., Naeem A., Saleem Khan, M. Effect of different metal oxides on the catalytic activity of γ-Al2O3–MgO supported bifunctional heterogeneous catalyst in biodiesel production from WCO. RSC Advances, 2016, no.2(6), pp. 872–881, doi:10.1039/C5RA18146A.
Melnyk Yu., Starchevskyi R. Heterogeneous catalytic transesterification of glycerol trioleate in the field of ultrasonic waves. Bulletin of NTU "KhPI". Series: New solutions in modern technologies, 2016, no.42(1214), pp. 188–192, doi:10.20998/2413-4295.2016.42.30.
Melnyk Yu., Starchevskyi R., Melnyk S. Transesterification of triglycerides by ethanol in the presence of metal oxides. Bulletin of NTU "KhPI". Series: New solutions in modern technologies, 2019, no.5(1330), pp. 132-138, doi: 10.20998/2413-4295.2019.05.17.
Melnyk Yu., Starchevskyi R., Melnyk S. Technological Aspects of Vegetable Oils Transesterification with Ethanol in the Presence of Metal Oxides. Kemija u industriji, 2020, no.69, pp. 365-370, doi:10.15255/KUI.2019.059.
Melnyk Yu., Starchevskyi R., Melnyk S. Transesterification of sunflower oil triglycerides by 1-butanol in the presence of d-metal oxides. Voprosy khimii i khimicheskoi tekhnologii, 2019, no.4, pp. 95-100, doi:10.32434/0321-4095-2019-125-4-95-100.
Melnyk S., Starchevskyy R., Melnyk Y., Orzhekhovska O., Mahorivska H. Kinetic and technological aspects of butyloleate production in the presence of metal oxides. Bulletin of the National Technical University "KhPI". Series: New solutions in modern technology, 2020, no.4(6), pp. 114-121, doi:10.20998/2413-4295.2020.04.17.
Yurkselen Y., Kaya A. Suitability of the methylene blue test for surface area, cation exchange capacity and swell potential determination of clayey soils. Engineering Geology, 2008, no.102, pp. 38-45, doi: 10.1016/j.enggeo.2008.07.002.
Santamaria J. C., Klein K. A., Wang Y. H. Prencke E. Specific surface: determination and relevance. Canadian Geochemical Journal, 2002, no.39, pp. 233-241, doi: 10.1139/t01-077.
Wang Y., Du B., Dou X., Liu J., Shi B., Wang D., Tang H. Study on the pore surface fractal dimension and surface acid–base properties of natural particles around Guanting reservoir. Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, 2007, no.307(1-3), pp. 16–27, doi: 10.1016/j.colsurfa.2007.04.055.
Prélot B., Lantenois S., Nedellec Y., Lindheimer M., Douillard J.-M., Zajac J. The difference between the surface reactivity of amorphous silica in the gas and liquid phase due to material porosity. Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, 2010, no.355(1-3), pp. 67–74, doi:10.1016/j.colsurfa.2009.11.035
Minakova T. S. Adsorbcionnye processy na poverhnosti tverdyh tel. Tomsk. Izdatel'stvo Tomskogo universiteta, 2007, 284 p.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2021 Юрій Мельник, Степан Мельник , Галина Магорівська , Віктор Реутський
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Журнал публікує статті згідно з ліцензією Creative Commons Attribution International CC-BY.
