سنتز نانوکاتالیست ناهمگن به منظور استریفیکاسیون اسیدهای چرب در واکنش تولید بیودیزل

چکیده باتوجه به محدودیت ها و مضرات سوخت های فسیلی، امروزه یافتن منابع جدید وارزان قیمت برای جایگزینی این سوخت ها و روش های افزایش دهنده مقدار آن در دستور کار بسیاری از کشورها قرار گرفته است. دراین پایان نامه یک کاتالیزور ناهمگن جدید و ارزان قیمت برای تولید بیودیزل ومقایسه آن با یک کاتالیزور همگن ارائه شده است. در این پروژه ابتدا خاک سرخ هندی مورد نظر که مواد اولیه (کاتالیست) برای تولید بیودیزل بود با استفاده از آنالیز xrfشناسایی شد و با انجام عملیانی بروی آن، سنتز کاتالیست قرصهای زئولیتی نانومتخلخل انجام گرفت. بعد از سنتز قرص زئولیتی وکلسیناسیون آن، در طی فرآیند سل-ژل نانوپودرهای گاما آلومینا تولید شده و به عنوان پوشش بروی قرص ها قرار گرفت. بعد از سنتز این دو کاتالیست، جهت آنالیزهای ,xrd sem ,ftirو betبکار گرفته شده اند. نتایج کلی آنالیز ها بدین شرح بود: قرص های زئولیتی بطور عمده حاوی سیلیس بوده و دارای تخلخل هایی در مقیاس نانو می باشد. نتایج حاصل ازآنالیز پودر گاما آلومینا حاکی از آن است که نمونه عمدتاً حاوی اکسید آلومینیوم بوده وعکس ها نشان می دهند پودرها سطح قرص ها را پوشانده اند و اندازه ذرات آن در حد نانومتر وسطح ویژه آن بالاست. در مراحل بعد این کاتالیست ها به همراه کاتالیزور اسید سولفوریک وهیدروکسید پتاسیم برای تولید بیودیزل بکار گرفته شدند. برای تولید بیودیزل، ضایعات روغن تصفیه شده و به عنوان ماده اولیه برای تولید بیودیزل استفاده شد. نتایج حاصل از آنالیز محصول به این صورت است که بیشترین درصد بیودیزل حاصل از فرآیند ترانس استریفیکاسیون با کاتالیزوری قرص زئولیتی با 25 گرم از روغن وشرایط بهینه شده در 6/2% از نسبت وزنی کاتالیست به روغن، در نسبت وزنی 6/0 متانول به روغن در دمای 343 کلوین و زمان 6 ساعت از شروع واکنش، 66/46 بوده است. بیشترین درصد بیودیزل حاصل از فرآیند با کاتالیزوری قرص زئولیتی پوشیده شده با گاما آلومینا با 25 گرم از روغن، 2/2% از نسبت وزنی کاتالیست به روغن در نسبت وزنی 6/0 متانول به روغن در دمای 338 و زمان 4 ساعت از شروع واکنش، 43/86% بوده است. در مرحله سوم برای مقایسه بین کاتالیزور های همگن وکاتالیزورهای ناهمگن، استریفیکاسیون وبه دنبال آن ترانس استریفیکاسیونی انجام گرفت که بدلیل حساسیت کاتالیزورهای بازی به محتوای اسید چرب آزاد بالا،ابتدا پارامترها در فرآیند استریفیکاسیون بهینه شدند و ترانس استریفیکاسیون در مقادیر مشخصی که از مقاله ها استخراج شده بود انجام گرفت. بنابراین فرآیند استریفیکاسیون با 25 گرم از روغن، 4 ~ 64/3% از نسبت وزنی کاتالیست به روغن در نسبت مولی 8 به ا متانول به روغن در دمای 355 کلوین و زمان 3 ساعت از شروع واکنش بهینه شده و درصد تبدیل اسید چرب آزاد 87% بوده است، فرآیند ترانس استریفیکاسیون در با 25 گرم از روغن، 1% از نسبت وزنی کاتالیست به روغن در نسبت مولی 6 به 1 از متانول به روغن در دمای 338 کلوین و زمان 90 دقیقه از شروع واکنش انجام شد که بازده آن 66/96% بوده است.