Трансестерифікація тригліцеридів етанолом у оксидів металів
Вантажиться...
Дата
2019
DOI
10.20998/2413-4295.2019.05.17
Науковий ступінь
Рівень дисертації
Шифр та назва спеціальності
Рада захисту
Установа захисту
Науковий керівник
Члени комітету
Видавець
НТУ "ХПІ"
Анотація
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.
The aim of the research was to determine a regularities of the transesterification process of sunflower oil triglycerides by ethanol in the presence of catalysts – oxides of zinc (ZnO), nickel (NiO), iron (FeO), copper (CuO) and cobalt (Со₃О₄ and Co₂O₃). The research was carried out at a temperature of 338 K and a molar ratio of triglycerides: ethanol 1 : (3.8-4.1). It is established that the kind of metal oxide affects both the initial reaction rate and the achieved triglycerides conversion. It is shown that the highest amount of triglycerides reacts during the first 30 minutes with conversion achieving from 39.5 % (in the presence of Co₂O₃) to 76.7 % (ZnO). In the next 120 minutes the smallest increase of the triglycerides conversion is 18.6 % in the presence of ZnO and the largest increase is 30.6% in the case of CuO catalysis. According to the research results a number of metal oxides activities in the transesterification reaction of triglycerides by ethanol were proposed. It was found that zinc and nickel oxides demonstrate the highest activity in the transesterification reaction of sunflower oil triglycerides by ethanol. In their presence the triglycerides conversion is achieved 95.3 and 94.2% for 150 minutes of the reaction, respectively. At the same time the lowest activity is detected by cobalt oxides. It is shown that the established regularities of the activity change of metal oxides correlate with the results obtained during the study of triglycerides transesterification by ethanol in the presence of cation exchange resin KU-2-8 with immobilized metal ions. Exception is cation exchange resin with immobilized ions of cobalt (II), which unlike cobalt oxides exhibits a sufficiently high catalytic activity. The effect of the reagents molar ratio on the raw materials conversion in the presence of the most active catalyst (zinc oxide) was investigated. It was found that an increase in the molar ratio of triglycerides: ethanol from 1 : 3.8 to 1 : 4.1 affects both the initial reaction rate and the maximum triglycerides conversion. It is shown that even a small increase of the molar ratio of triglycerides: ethanol can increase the triglycerides conversion on 2.5%. The performed research shows a possibility of zinc and nickel oxides using in the transesterification reaction of triglycerides by ethanol.
The aim of the research was to determine a regularities of the transesterification process of sunflower oil triglycerides by ethanol in the presence of catalysts – oxides of zinc (ZnO), nickel (NiO), iron (FeO), copper (CuO) and cobalt (Со₃О₄ and Co₂O₃). The research was carried out at a temperature of 338 K and a molar ratio of triglycerides: ethanol 1 : (3.8-4.1). It is established that the kind of metal oxide affects both the initial reaction rate and the achieved triglycerides conversion. It is shown that the highest amount of triglycerides reacts during the first 30 minutes with conversion achieving from 39.5 % (in the presence of Co₂O₃) to 76.7 % (ZnO). In the next 120 minutes the smallest increase of the triglycerides conversion is 18.6 % in the presence of ZnO and the largest increase is 30.6% in the case of CuO catalysis. According to the research results a number of metal oxides activities in the transesterification reaction of triglycerides by ethanol were proposed. It was found that zinc and nickel oxides demonstrate the highest activity in the transesterification reaction of sunflower oil triglycerides by ethanol. In their presence the triglycerides conversion is achieved 95.3 and 94.2% for 150 minutes of the reaction, respectively. At the same time the lowest activity is detected by cobalt oxides. It is shown that the established regularities of the activity change of metal oxides correlate with the results obtained during the study of triglycerides transesterification by ethanol in the presence of cation exchange resin KU-2-8 with immobilized metal ions. Exception is cation exchange resin with immobilized ions of cobalt (II), which unlike cobalt oxides exhibits a sufficiently high catalytic activity. The effect of the reagents molar ratio on the raw materials conversion in the presence of the most active catalyst (zinc oxide) was investigated. It was found that an increase in the molar ratio of triglycerides: ethanol from 1 : 3.8 to 1 : 4.1 affects both the initial reaction rate and the maximum triglycerides conversion. It is shown that even a small increase of the molar ratio of triglycerides: ethanol can increase the triglycerides conversion on 2.5%. The performed research shows a possibility of zinc and nickel oxides using in the transesterification reaction of triglycerides by ethanol.
Опис
Ключові слова
соняшникова олія, оксиди нікелю, оксиди цинку, оксиди заліза, оксиди міді, оксиди кобальту, sunflower oil, nickel oxides, zinc oxides, iron oxides
Бібліографічний опис
Мельник Ю. Р. Трансестерифікація тригліцеридів етанолом у оксидів металів / Ю. Р. Мельник, Р. О. Старчевський, С. Р Мельник // Вісник Національного технічного університету "ХПІ". Сер. : Нові рішення в сучасних технологіях = Bulletin of the National Technical University "KhPI". Ser. : New solutions in modern technology : зб. наук. пр. – Харків : НТУ "ХПІ", 2019. – № 5 (1330). – С. 132-138.