عنوان

سنتز نانوکاتالیست هایCa و Mgروی پایه ۴۱-MCM بنیان برای تولید بیودیزل از روغن پسماند

IR

۳۶۸۸پ

فارسی

IR

سنتز نانوکاتالیست هایCa و Mgروی پایه ۴۱-MCM بنیان برای تولید بیودیزل از روغن پسماند

[پایان‌نامه]

Synthesis of Mg & Ca on MCM-۴۱based Nanocatalysts for Biodiesel Production from sunflower Oil

/سحر دهقانی

: مهندسی شیمی

، ۱۳۹۸

۱۵۵ص.

:

زبان: فارسی

زبان چکیده: فارسی

چاپی - الکترونیکی

مصور، جدول، نمودار

دکتری

مهندسی شیمی

۱۳۹۸/۰۲/۰۱

صنعتی سهند

بیودیزل به عنوان یک سوخت پاک، می‌تواند جایگزین مناسبی برای دیزل فسیلی شود .اما مشکلاتی در مسیر تولید بیودیزل وجود دارد که از مهمترین آنها طراحی کاتالیستی است که بتواند چالش های موجود در این راه را حل کند .در همین راستا، در این پایان نامه ازMCM -۴۱ به عنوان پایه استفاده شد و فاز فعال MgO و CaO با نسبت ثابت ۲۰ درصد وزنی و با دو روش تلقیح و سونوشیمیایی روی سطح آن توزیع شد .شرایط عملیاتی در تمام واکنش ها) دمای واکنش ۶۰ درجه سانتیگراد، نسبت مولی متانول به روغن برابر با ۹، درصد وزنی کاتالیست برابر با ۵ و مدت زمان واکنش برابر با ۶ ساعت) و ثابت بود .در مرحله اول از Zr به عنوان تقویت کننده پایه با نسبت ثابت( ۵ =Si/Zr)استفاده شد .سپس پایه ها در توان ها و زمان های مختلف اولتراسوند(w ۹۰ و ۶۰، ۳۰ P) =وmin ( ۴۵ و ۳۰، ۱۵ t) =سولفاته شدند .نانو کاتالیست سنتز شده در بالاترین توان اولتراسوند بهترین عملکرد( درصد تبدیل ۹۶/۹) را در تولید بیودیزل داشت و پس از پنج سیکل قابلیت بیشتری در استفاده مجدد( افت ۲۶) نسبت به نوع تلقیحی( افت ۴۷) از خود نشان داد .در مرحله دوم از Zr به عنوان تقویت کننده پایه با نسبت های مختلف( ۳۰و ۲۰، ۱۵، ۱۰، ۵ =Si/Zr)و از CaO به عنوان فاز فعال استفاده شد .در این گروه از نمونه ها، نانو کاتالیست سنتز شده در( ۱۰ =Si/Zr)بهترین عملکرد را در تولید بیودیزل داشت( تبدیل ۸۸/۵ ) و همچنین توزیع فاز فعال با روش سونوشیمیایی باعث شد تا این نانوکاتالیست ها پس از پنج سیکل قابلیت بیشتری در استفاده مجدد( افت ۲۶) نسبت به نوع تلقیحی( افت ۴۰) از خود نشان داد .در مرحله سوم از دو عنصر Al و Ce به عنوان تقویت کننده های پایه با نسبت ثابت آلومینیوم( ۵۰ =Si/Al)و نسبت های مختلف سریم( ۱۰۰ و ۷۵، ۵۰، ۲۵ =Si/Ce)و از MgO به عنوان فاز فعال استفاده شد .در این گروه از نمونه ها، نانو کاتالیست سنتز شده در( ۲۵ =Si/Ce)بهترین عملکرد را در تولید بیودیزل داشت( تبدیل ۹۵/۴) و همچنین توزیع فاز فعال با روش سونوشیمیایی باعث شد تا این نانوکاتالیست ها پس از پنج سیکل قابلیت بیشتری در استفاده مجدد( افت ۱۳) نسبت به نوع تلقیحی( افت ۴۳/۷) از خود نشان داد .در مرحله چهارم از Ce به عنوان تقویت کننده پایه با نسبت های مختلف( ۵۰ و ۲۵، ۱۰، ۵ =Si/Ce)و از فاز فعال CaO به عنوان فاز فعال استفاده شد .در این گروه از نمونه ها، نانو کاتالیست سنتز شده در(۲۵ =Si/Ce)بهترین عملکرد را در تولید بیودیزل داشت( تبدیل ۹۶/۸) و پس از پنج سیکل استفاده مجدد افت ۵ از خود نشان داد .در مرحله پنجم از Ce به عنوان تقویت کننده پایه با نسبت های مختلف( ۵۰ و ۲۵، ۱۰، ۵ =Si/Ce)و از فاز فعال MgO به عنوان فاز فعال استفاده شده است .در این گروه از نمونه ها، نانو کاتالیست سنتز شده در( ۱۰ =Si/Ce)بهترین عملکرد را در تولید بیودیزل داشت( تبدیل ۹۳/۴۸) و پس از هفت سیکل استفاده مجدد افت ۵ از خود نشان داد .این کاتالیست در میان تمام گروه های کاتالیستی نیز بهترین عملکرد را از خود نشان داد

Considering the significant reduction of fossil fuels resources and the worrying increment of environmental pollutions, the study of clean fuels has become more important in recent decade; but finding a fuel of identical physical and chemical properties to the common fuels is the matter of importance, to minimize the adaptation costs of the vehicle motors to new fuels. According to the carried out researches, biodiesel could be an attractive alternative to diesel fuel used in diesel engines. But there are some problems such as design and synthesis of the proper catalysts, which are most important challenges of biodiesel production. Hence, we decided to synthesize new nanocatalysts of MCM-41 base, in order to overcome the mentioned problems. MCM-41 was used as the catalyst support and MgO and CaO as active phases with fixed ratio of 20 wt were dispersed on support surface area, using impregnation and sonochemical synthesis methods. The prepared nanocatalysts were characterized by various analyses such as TEM, EDX, FTIR, BET, FESEM, NH3-TPD, XRD and DRS. In the first step, Zr element was utilized as the support promoter with the fixed Si/Zr molar ratio of 5. Then, supports were sulfated at different power and time of ultrasound (P=30, 60 and 90 W), (T=15, 30 and 40 min). The nanocatalyst which was synthesized at the highest power (96.9 ) and longest time (93.5 ), revealed the best performance in biodiesel production and had a significant reusability (26 loss) compared to non-sonicated nanocatalyst (47 ) after five cycle. In the second step, Zr element was utilized as the support promoter with various Si/Zr molar ratios (Si/Zr=5, 10, 15, 20 and 30), and CaO was utilized as the active phase. The synthesized nanocatalyst with Si/Zr=10 represented the best performance in biodiesel production from waste cooking oils (88.5 ). Additionally, the noticeable effect of the ultrasound on active phase dispersion led to the remarkable reusability (26 loss) of the sono-synthesized samples in comparison to the impregnated ones (40 loss) after five cycle. In the third step, Al and Ce elements were utilized as the support promoters with constant Si/Al=50 molar ratio and various Si/Ce molar ratios equal to 25, 50, 75 and 100. Also, MgO was used as the active phase. The synthesized nanocatalyst with Si/Ce=25 showed the best performance in biodiesel production from waste cooking oils (95.4 ). In the fourth step, Ce was utilized alone as the support promoter with different Si/Ce molar ratios of 5, 10, 25 and 50, and CaO was employed as the active. The synthesized bifunctional nanocatalyst with Si/Ce=25 showed the best performance in biodiesel production from waste cooking oils (96.8 ). In the fifth step, Ce was utilized alone as the support promoter with different Si/Ce molar ratios of 5, 10, 25 and 50, and MgO was employed as the active phase. The synthesized bifunctional nanocatalyst with Si/Ce

ba

Synthesis of Mg & Ca on MCM-۴۱based Nanocatalysts for Biodiesel Production from sunflower Oil

کاتالیست های دو عاملی

بیودیزل

اولتراسوند

روغن پسماند

MCM-41

Biodiesel, Bifunctional catalysts, ultrasound, Waste Oils, MCM-41

بیودیزل به عنوان یک سوخت پاک، می‌تواند جایگزین مناسبی برای دیزل فسیلی شود .اما مشکلاتی در مسیر تولید بیودیزل وجود دارد که از مهمترین آنها طراحی کاتالیستی است که بتواند چالش های موجود در این راه را حل کند .در همین راستا، در این پایان نامه ازMCM -۴۱ به عنوان پایه استفاده شد و فاز فعال MgO و CaO با نسبت ثابت ۲۰ درصد وزنی و با دو روش تلقیح و سونوشیمیایی روی سطح آن توزیع شد .شرایط عملیاتی در تمام واکنش ها) دمای واکنش ۶۰ درجه سانتیگراد، نسبت مولی متانول به روغن برابر با ۹، درصد وزنی کاتالیست برابر با ۵ و مدت زمان واکنش برابر با ۶ ساعت) و ثابت بود .در مرحله اول از Zr به عنوان تقویت کننده پایه با نسبت ثابت( ۵ =Si/Zr)استفاده شد .سپس پایه ها در توان ها و زمان های مختلف اولتراسوند(w ۹۰ و ۶۰، ۳۰ P) =وmin ( ۴۵ و ۳۰، ۱۵ t) =سولفاته شدند .نانو کاتالیست سنتز شده در بالاترین توان اولتراسوند بهترین عملکرد( درصد تبدیل ۹۶/۹) را در تولید بیودیزل داشت و پس از پنج سیکل قابلیت بیشتری در استفاده مجدد( افت ۲۶) نسبت به نوع تلقیحی( افت ۴۷) از خود نشان داد .در مرحله دوم از Zr به عنوان تقویت کننده پایه با نسبت های مختلف( ۳۰و ۲۰، ۱۵، ۱۰، ۵ =Si/Zr)و از CaO به عنوان فاز فعال استفاده شد .در این گروه از نمونه ها، نانو کاتالیست سنتز شده در( ۱۰ =Si/Zr)بهترین عملکرد را در تولید بیودیزل داشت( تبدیل ۸۸/۵ ) و همچنین توزیع فاز فعال با روش سونوشیمیایی باعث شد تا این نانوکاتالیست ها پس از پنج سیکل قابلیت بیشتری در استفاده مجدد( افت ۲۶) نسبت به نوع تلقیحی( افت ۴۰) از خود نشان داد .در مرحله سوم از دو عنصر Al و Ce به عنوان تقویت کننده های پایه با نسبت ثابت آلومینیوم( ۵۰ =Si/Al)و نسبت های مختلف سریم( ۱۰۰ و ۷۵، ۵۰، ۲۵ =Si/Ce)و از MgO به عنوان فاز فعال استفاده شد .در این گروه از نمونه ها، نانو کاتالیست سنتز شده در( ۲۵ =Si/Ce)بهترین عملکرد را در تولید بیودیزل داشت( تبدیل ۹۵/۴) و همچنین توزیع فاز فعال با روش سونوشیمیایی باعث شد تا این نانوکاتالیست ها پس از پنج سیکل قابلیت بیشتری در استفاده مجدد( افت ۱۳) نسبت به نوع تلقیحی( افت ۴۳/۷) از خود نشان داد .در مرحله چهارم از Ce به عنوان تقویت کننده پایه با نسبت های مختلف( ۵۰ و ۲۵، ۱۰، ۵ =Si/Ce)و از فاز فعال CaO به عنوان فاز فعال استفاده شد .در این گروه از نمونه ها، نانو کاتالیست سنتز شده در(۲۵ =Si/Ce)بهترین عملکرد را در تولید بیودیزل داشت( تبدیل ۹۶/۸) و پس از پنج سیکل استفاده مجدد افت ۵ از خود نشان داد .در مرحله پنجم از Ce به عنوان تقویت کننده پایه با نسبت های مختلف( ۵۰ و ۲۵، ۱۰، ۵ =Si/Ce)و از فاز فعال MgO به عنوان فاز فعال استفاده شده است .در این گروه از نمونه ها، نانو کاتالیست سنتز شده در( ۱۰ =Si/Ce)بهترین عملکرد را در تولید بیودیزل داشت( تبدیل ۹۳/۴۸) و پس از هفت سیکل استفاده مجدد افت ۵ از خود نشان داد .این کاتالیست در میان تمام گروه های کاتالیستی نیز بهترین عملکرد را از خود نشان داد

دهقانی، سحر

حقیقی، محمد، استاد راهنما

ایران

20230911

شیمی ،۲۰۸۸۵ ،۱۳۹۸

ی‌اه‍ ت‌سیلاتاکونان‍ زتنس‍Ca و Mgه‌یاپ‍ ی‌ور ۱۴MCM- دنامسپ‍ ن‌غور زا ل‌زیدویب‍ دیلوت‍ ی‌ارب‍ ن‌اینب‍.pdf

عادی

عادی

3688.pdf

pch20885.pdf

0

ایمانی

متن

0

پ۳۶۸۸

فارسی

نمایه‌سازی قبلی

pe

TF

92029

1

a

Y