Трансестерифікація тригліцеридів етанолом у оксидів металів
DOI:
https://doi.org/10.20998/2413-4295.2019.05.17Ключові слова:
трансестерифікація, соняшникова олія, тригліцериди, етанол, оксиди нікелю, цинку, заліза, міді, кобальтуАнотація
Метою досліджень було визначення закономірностей процесу трансестерифікації тригліцеридів соняшникової олії етанолом у присутності каталізаторів – оксидів цинку (ZnO), нікелю (NiO), заліза (FeO), міді (CuO) та кобальту (Со3О4 і Co2O3). Дослідження здійснювали при температурі 338 К і мольному співвідношенні тригліцериди : етанол – 1 : (3,8–4,1). Встановлено, що вид оксиду металу впливає як на початкову швидкість реакції, так і на досягнуту конверсію тригліцеридів. Показано, що найбільша частка тригліцеридів реагує протягом перших 30 хв процесу з досягненням конверсії від 39,5 % (у присутності Со2О3) до 76,7 % (ZnO). У наступні 120 хв найменший приріст конверсії тригліцеридів становить 18,6 % у присутності ZnO, а найбільший – 30,6 % за умови каталізу CuO. За результатами досліджень запропоновано ряд активності оксидів металів у реакції трансестерифікації тригліцеридів етанолом. Встановлено, що найвищу активність у реакції трансестерифікації тригліцеридів соняшникової олії етанолом виявляють оксиди цинку та нікелю. У їхній присутності за 150 хв реакції досягається конверсія тригліцеридів 95,3 і 94,2 %, відповідно. Водночас найнижчу активність виявляють оксиди кобальту. Показано, що встановлені закономірності зміни активності оксидів металів корелюють із результатами, одержаними під час дослідження трансестерифікації тригліцеридів етанолом у присутності катіонітів КУ-2-8 із іммобілізованими іонами металів за винятком катіоніту з іммобілізованими іонами кобальту (II), який на відміну від оксидів кобальту демонструє достатньо високу каталітичну активність. Для найактивнішого каталізатора (оксиду цинку) досліджено вплив співвідношення реагентів на конверсію сировини. Встановлено, що збільшення мольного співвідношення тригліцериди : етанол з 1 : 3,8 до 1 : 4,1 впливає як на початкову швидкість реакції, так і на максимальну конверсію тригліцеридів. Показано, що навіть незначне збільшення мольного співвідношення тригліцериди : етанол дозволяє підвищити конверсію тригліцеридів на 2,5 %. Виконані дослідження показують можливість використання оксидів цинку та нікелю в реакції трансестерифікації тригліцеридів етанолом.
Посилання
Van Gerpen, J. Biodiesel processing and production. Fuel Processing Technology, 2005, 86, 1097-1107, doi: 10.1016/j.fuproc.2004.11.005.
Leung, D. Y., Wu, X., Leung, H. M. A review on biodiesel production using catalyzed transesterification. Applied Energy, 2010, 87, 1083-1095, doi: 10.1016/j.apenergy.2009.10.006
Schuchardt, U. Sercheli, R., Vargas. R.M. Transesterification of Vegetable Oils: a Review. Journal of the Brazilian Chemical Society, 1998, 9(3), 199–201, doi: 10.1590/S0103-50531998000300002.
Ortega, M. Hurtado, A., Duarte, S. Triglyceride transesterification in heterogeneous reaction system with calcium oxide as catalyst. Rev. Fac. Ing. Univ. Antioquia. 2011. 57, 7–13.
Buasri, A., Worawanitchaphong, P., Trongyong, S., Loryuenyong, V. Utilization of Scallop Waste Shell for Biodiesel Production from Palm Oil – Optimization Using Taguchi Method. APCBEE Procedia, 2014, 8, 216-221, doi: 10.1016/j.apcbee.2014.03.030.
Yang, R., Su, M., Li, M., Zhang, J., Hao, X., Zhang, H. One-pot process combining transesterification and selective hydrogenation for biodiesel production from starting material of high degree of unsaturation. Bioresource Technology, 2010, 101, 5903–5909, doi: 10.1016/j.biortech.2010.02.095.
Annam, R. A., Aravindh, K. J. Comparison of Homogeneous Base Catalysts and Heterogeneous Base Catalysts for Biodiesel Transesterification of Waste Cooking Oil. International Journal of ChemTech Research, 2015, 2(8), 651–654.
Liu, Y., Lotero, E., Goodwin Jr., J., Mo, X. Transesterification of poultry fat with methanol using Mg–Al hydrotalcite derived catalysts. Applied Catalysis A: General, 2007, 331, 138-148, doi: 10.1016/j.apcata.2007.07.038.
Yang, L., Lv, P., Wang, Z., Yuan, Z., Luo, W., Li, H., Yu, L., Sun, H. Promotional Effect of Transition Metal Doping on the Properties of KF/CaO Catalyst for Biodiesel Synthesis. International Journal of Green Energy, 2017, 14(9), 784-791, doi: 10.1080/15435075.2017.1330752.
10. Melnyk, Yu. R., Paliukh, Z. Yu., Melnyk, S. R. Alkoholiz tryhlitserydiv etanolom u prysutnosti kationitu KU-2-8, modyfikovanoho ionamy metaliv. Visnyk Skhidnoukrainskoho natsionalnoho universytetu imeni Volodymyra Dalia [Bulletin of the Volodymyr Dahl East-Ukrainian National University], 2015, 3(220), 78-82.
Bournay, L., Casanave, D., Delfort, B., Hillion, G., Chodorge, J. A. New heterogeneous process for biodiesel production: A way to improve the quality and the value of the crude glycerin produced by biodiesel plants. Catalysis Today, 2005, 106, 192-190, doi: 10.1016/j.cattod.2005.07.181.
Varala, R., Narayana, V., Kulakarni, S. R., Khan, M., Alwarthan, A., Adil, S. F. Sulfated tin oxide (STO) – Structural properties and application in catalysis: A review. Arabian Journal of Chemistry, 2016, 9(4), 550-573, doi: 10.1016/j.arabjc.2016.02.015.
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, 42 (1214), 188-192, doi: 10.20998/2413-4295.2016.42.30.
Palyukh, Z., Melnyk, Yu., Melnyk, S. Transesterification of triglycerides by ethanol in the presence of divalent metal salts. Bulletin of NTU "KhPI". Series: New solutions in modern technologies, 2017, 23 (1245), 158-163, doi: 10.20998/2413-4295.2017.23.25.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Журнал публікує статті згідно з ліцензією Creative Commons Attribution International CC-BY.
