ТРАНСЕСТЕРИФІКАЦІЯ ТРИГЛІЦЕРИДІВ АЛІФАТИЧНИМИ СПИРТАМИ НА ЦЕОЛІТАХ

Автор(и)

  • Юрій Мельник Національний університет «Львівська політехніка», м. Львів, Україна, Україна http://orcid.org/0000-0003-0109-5526
  • Роман Маласняк Національний університет «Львівська політехніка», м. Львів, Україна, Україна
  • Катерина Сірик Національний університет «Львівська політехніка», м. Львів, Україна, Україна
  • Степан Мельник Національний університет «Львівська політехніка», м. Львів, Україна, Україна

DOI:

https://doi.org/10.20998/2413-4295.2024.02.07

Ключові слова:

трансестерифікація, тригліцериди, аліфатичні спирти, цеоліт NaX, цеоліт NaY, цеоліт CaA

Анотація

Наведено результати дослідження закономірностей трансестерифікації тригліцеридів аліфатичними спиртами C1–С3 у присутності гетерогенних каталізаторів – цеолітів марок NaX, NaY та СаА. Визначено вплив виду цеоліту на конверсію та початкову швидкість трансестерифікації тригліцеридів. Встановлено, що закономірності трансестерифікації тригліцеридів у присутності досліджених каталізаторів є схожими. Показано, що у початковий період реакції відбувається перетворення основної кількості тригліцеридів. Встановлено, що при метанолізі конверсія тригліцеридів за перші 60 хв. реакції досягає 86–96 %, тоді як при трансестерифікації етанолом чи пропан-1-олом – 29–63%. Подальше збільшення тривалості реакції до 150 хв. практично не впливає на конверсію тригліцеридів при їх трансестерифікації метанолом, та дає змогу підвищити її на 8–11% при трансестерифікації етанолом та пропан-1-олом. Показано, що конверсія тригліцеридів, що досягається за 150 хв. добре корелює із значенням конверсії тригліцеридів за початковий період реакції. Встановлено, що конверсія тригліцеридів за 150 хв. при каталізі цеолітами NaX та NaY є значно вищою, ніж при застосуванні як каталізатора цеоліту СаА. Зроблено висновок, що конверсію тригліцеридів істотно впливає виді іону лужного чи лужноземельного металу, що входить до складу цеоліту, і значно менше будова його кристалічної гратки. Показано, що каталітична активність цеолітів залежить від катіону лужного чи лужноземельного металу, що входить до його складу. Початкова швидкість реакції трансестерифікації тригліцеридів метанолом є в 1,7–4,3 рази вищою, ніж при трансестерифікації етанолом чи пропан-1-олом. Показано, що початкова швидкість трансестерифікації тригліцеридів при каталізі цеолітами NaX та NaY є в 1,6–3,1 рази вищою, ніж при каталізі цеолітом СаА. Встановлено, що існує задовільна кореляція між початковою швидкістю трансестерифікації та конверсією тригліцеридів.

Біографія автора

Юрій Мельник, Національний університет «Львівська політехніка», м. Львів, Україна

Кафедра технології органічних продуктів, доцент

Посилання

Vicente G., Martı́nez M., Aracil J. Integrated biodiesel production: a comparison of different homogeneous catalysts systems. Bioresource Technology, 2004, Vol. 92, no. 3, pp. 297-305, doi: 10.1016/j.biortech.2003.08.014.

Tan Y. H., Abdullah M. O., Nolasco Hipolito, C. Comparison of Biodiesel Production between Homogeneous and Heterogeneous Base Catalysts. Applied Mechanics and Materials, 2016, Vol. 833, pp. 71-77, doi:10.4028/www.scientific.net/amm.833.71.

Bangun N., Manullang W., Panggabean L., Sembiring S. B., Simangunsong R., Bali P., Panjaitan F. R. Performance of Tetraphenylsulfonato Disilane in Catalytic Transesterification of Crude Palm Oil and Esterification of Fatty Acids with Secondary Alcohols. Procedia Chemistry, 2015, Vol.14. pp. 295-300, doi: 10.1016/j.proche.2015.03.041.

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, Vol. 106, no. 1-4, pp. 190-92, doi: 10.1016/j.cattod.2005.07.181.

Vasudevan P. T., Briggs M. Biodiesel production-current state of the art and challenges. Journal of Industrial Microbiology & Biotechnology, 2008, Vol. 35, no. 5, pp. 421-430, doi:10.1007/s10295-008-0312-2.

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, 2015, Vol. 3, no. 220, pp.78-82.

Melnyk Yu. R., Paliukh Z. Yu., Kuzyk M. V., Melnyk S. R., Pozharska O. V. Kataliz transesteryfikatsii tryoleatu hlitserynu butan-1-olom soliamy dvovalentnykh metaliv. Visnyk Skhidnoukrainskoho natsionalnoho universytetu imeni Volodymyra Dalia, 2016, Vol. 5, no. 229, pp. 32-37.

Paliukh Z. Yu., Melnyk Yu. R., Melnyk S. R. Alkoholiz tryhlitserydiv etanolom u prysutnosti solei dvovalentnykh metaliv. Bulletin of the National Technical University «KhPI» Series: New Solutions in Modern Technologies, 2017, Vol. 23, no. 1245, pp. 158-163, doi:10.20998/2413-4295.2017.23.25.

Rao Y., Zubaidha P., Reddy J., Kondhare D., Sushma D. Crystalline Manganese Carbonate a Green Catalyst for Biodiesel Production. Green and Sustainable Chemistry, 2012, Vol. 2, no. 1, pp. 14-20, doi: 10.4236/gsc.2012.21003.

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, Vol. 14, no. 9, pp. 784-791, doi:10.1080/15435075.2017.1330752.

Nayebzadeh H., Saghatoleslami N., Haghighi M., Tabasizadeh M. Influence of fuel type on microwave-enhanced fabrication of KOH/Ca12Al14O33 nanocatalyst for biodiesel production via microwave heating. Journal of the Taiwan Institute of Chemical Engineers, 2017, Vol. 75, pp. 148-155, doi:10.1016/j.jtice.2017.03.018.

Asif S., Chuah L. F., Klemeš J. J., Ahmad M., Akbar M. M., Lee K. T., Fatima A. Cleaner production of methyl ester from non-edible feedstock by ultrasonic-assisted cavitation system. Journal of Cleaner Production, 2017, Vol. 161, pp. 1360-1373, doi:10.1016/j.jclepro.2017.02.081.

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, Vol. 6, no. 2, pp. 872-881, doi:10.1039/c5ra18146a.

Allen M. A., Nwosu-Obieogu K., Nwogu C. N., Nwankwojike B., Bright S., Goodnews C. Modelling and optimization of luffa oil transesterification via acid activated waste marble catalyst. Journal of the Ghana Institution of Engineering, 2024, Vol. 24, no. 1, pp. 58-71, doi: 10.56049/jghie.v24i1.140.

Bayu Ajie Ibnu Raharjo. Dika Julian Putra, Fadhil Muhammad Tarmidzi, Riza Alviany. Biodiesel Production Using Catalyst Na2O/Fly Ash from Waste Cooking Oil (WCO) with Transesterification Process. Key Engineering Materials, 2023, Vol. 971, no. 7, pp. 97-105, doi: 10.4028/p-YdIc2k.

Uba A. R., Jamo H. U., Ismail U. I., Musa F. U., Gwadabe S. H. The determination of heterogeneous catalytic performance of Palm Oil Fuel Ash (POFA) in the production of biodiesel via transesterification of Jatropha oil. Science World Journal, 2024, Vol. 19, no. 1, pp. 13-16, doi: 10.4314/swj.v19i1.3.

Hu Y., Jiang P., Song Y., Xiang F., Zhou X. Investigation of NaCl-Modified Graphitic Carbon Nitride for Efficient Biodiesel Production from Waste Oil via Transesterification: A Box–Behnken Design Approach. ACS Omega, 2024, Vol. 9, no. 13, pp. 15641-15649, doi:10.1021/acsomega.4c00544.

Yongkang Cui, Yi Xing, Jinglei Tian, Wei Su, Fang-Zhou Sun, Yingshu Liu. Insights into the adsorption performance and separation mechanisms for CO2 and CO on NaX and CaA zeolites by experiments and simulation. Fuel, 2023, Vol. 337, Article ID 127179, doi: 10.1016/j.fuel.2022.127179.

Suib S. L., Stucky G. D., Blattner R. J. Auger spectroscopy studies of natural and synthetic zeolites. I. Surface and bulk compositions. Journal of Catalysis, 1980, Vol. 65, no. 1, pp. 174-178, doi: 10.1016/0021-9517(80)90291-2.

##submission.downloads##

Опубліковано

2024-08-02

Як цитувати

Мельник, Ю. ., Маласняк , Р. ., Сірик , К. ., & Мельник , С. . (2024). ТРАНСЕСТЕРИФІКАЦІЯ ТРИГЛІЦЕРИДІВ АЛІФАТИЧНИМИ СПИРТАМИ НА ЦЕОЛІТАХ. Вісник Національного технічного університету «ХПІ». Серія: Нові рішення у сучасних технологіях, (2(20), 45–51. https://doi.org/10.20998/2413-4295.2024.02.07

Номер

Розділ

Хімічні та харчові технології, екологія