مطالعات آزمایشگاهی در تولید بیو دیزل از روغن های خوراکی حرارت دیده با استفاده از کاتالیست

اکسید زیرکنیوم از جمله موادی است که دارای قدرت کاتالیستی مناسبی می باشد، و اگر از اکسید زیرکنیوم سولفاته شده به عنوان کاتالیست برای تولید بیودیزل استفاده شود قادر به انجام هر دو واکنش تبادل استری و استری شدن به صورت همزمان خواهد بود. ولی با تمام مزایایی که اکسیدزیرکنیوم سولفاته شده دارد، بازهم می توان با تقویت این کاتالیست توسط اکسید های فلزی دیگر قدرت اسیدی و کاتالیستی آن را افزایش داد تا موجب کاهش سختی شرایط واکنش همچون دما و زمان واکنش -شود. اکسید آلومینیوم به علت داشتن خواصی همچون قدرت اسیدی و سطح فعال بالا به عنوان یک تقویت کننده برای اکسیدزیرکنیوم انتخاب مناسبی به نظر می رسد. از اینرو، در ابتدا با یک درصد مولی مشخص اکسید زیرکنیوم نسبت به آلومینا (3% مولی آلومینا) توسط روش بدون حلال (به دلیل سادگی و مزایا، از جمله ساخت کاتالیست با ابعاد نانو) در دماهای مختلف (500 تا 900 درجه سانتیگراد) کاتالیست را تولید نمودیم. سپس برای انتخاب دمای بهینه کلسینه کردن، از آنالیز های xrd، bet، ir و استری شدن اسید اولئیک همراه با متانول (برای سنجش قدرت کاتالیستی) استفاده نمودیم. از آنالیز xrd مشخص شد که با افزایش دما از 500 تا 900 درجه سانتیگراد و میزان بارگذاری بیش از 5% آلومینا درصد فاز تتراگونال کاهش خواهد یافت. آنالیز ir ثابت کرد که با افزایش دما گروه های so42- از روی سطح زیرکونیا جدا شده و در نتیجه سطح-های br?nsted کاهش خواهد یافت. همچنین کوچکترین اندازه ذرات در کاتالیست سولفات زیرکونیا تقویت شده با 5% آلومینای کلسینه شده در oc 500 مشاهده شد. نتایج این مطالعه مشخص کرد که افزایش گروه های آلومینا و سولفات بر روی سطح زیرکونیا باعث افزایش قدرت اسیدی کاتالیست خواهد شد. بنابراین یافته های این مطالعه نشان داد که سولفات زیرکونیا تقویت شده با 5% آلومینا دارای فعالیت بیشتر از s-zro2 است. در مرحله دوم برای تولید بیودیزل از روغن پسماند و متانول، از کاتالیست بهینه در شرایط مختلف استفاده شد و برای بهینه کردن شرایط تولید نیز با استفاده از روش سطح پاسخ آزمایش ها طراحی شدند. نتایج با کمک نرم افزار design expert 6.0.2 مورد آنالیز قرار گرفت. در نهایت شرایط بهینه oc 69/140، میزان کاتالیست: %wt. 96/3، نسبت مولی الکل/ روغن: %mol. 16/14 و زمان واکنش حدود 85 دقیقه حاصل شد که بازده تولید در این شرایط % 32/68 بود که نسبت به آنچه در مقالات گزارش شده، مقدار بازده بالاتر در شرایط آزمایش ساده تر بدست آمده است.