Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)
Other Title (Parallel Title in Other Language of ETD)
ผลของการเติมโลหะเดี่ยวบนตัวเร่งปฏิกิริยาอัดเม็ด CaO/Al2O3 สำหรับการผลิตไบโอดีเซล
Year (A.D.)
2020
Document Type
Thesis
First Advisor
Suttichai Assabumrungrat
Second Advisor
Kanokwan Ngaosuwan
Faculty/College
Faculty of Engineering (คณะวิศวกรรมศาสตร์)
Department (if any)
Department of Chemical Engineering (ภาควิชาวิศวกรรมเคมี)
Degree Name
Master of Engineering
Degree Level
Master's Degree
Degree Discipline
Chemical Engineering
DOI
10.58837/CHULA.THE.2020.60
Abstract
Biodiesel is a sustainable biofuel mainly derived from transesterification of vegetable oil or animal fat. Transesterification is increasingly being catalyzed by heterogeneous catalysts in recent years. As a result of a high-pressure drop, solid base catalysts in a powder form are not suitable for a continuous process. A pellet catalyst is more convenient, but it has lower surface per volume as well as lower in its catalytic activity for transesterification. This research aims at studying the effect of metal oxides loading on CaO/Al2O3 pellet catalyst for improvement of catalytic activity of transesterification. The 20 wt.% single metal loading of metal oxides on CaO/Al2O3 pellet catalysts including Li-CaO/Al2O3, K-CaO/Al2O3, Sr-CaO/Al2O3, and Fe-CaO/Al2O3 were synthesized by incipient impregnation method. The K-CaO/Al2O3 pellet catalyst gave the highest biodiesel yield (95.5%) under 12:1 methanol to oil molar ratio, 65 °C, 10 wt.% catalysts and 6 h reaction time. Its total basicity was found to be 2.40 mmol/g. The initial TOF was determined and found the relationship between the basicity and its catalytic activity. In addition, the mechanical strength of K-CaO/Al2O3 pellet catalyst was increased when compared with the bare CaO/Al2O3 pellet catalyst. Unfortunately, the leaching problem of K-CaO/Al2O3 pellet catalyst was observed during the transesterification.
Other Abstract (Other language abstract of ETD)
ไบโอดีเซลเป็นเชื้อเพลิงชีวภาพที่ยั่งยืนซึ่งส่วนใหญ่ผลิตได้จากปฏิกิริยาทรานส์เอสเทอริฟิเคชันโดยใช้น้ำมันพืชหรือไขมันสัตว์ ในปฏิกิริยาทรานส์เอสเทอริฟิเคชันที่ใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาวิวิธพันธุ์ได้รับความสนใจอย่างมากในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา แต่เนื่องจากตัวเร่งปฏิกิริยาวิวิธพันธุ์ที่เป็นผง พบว่ามีความดันตกคร่อมสูง (pressure drop) จึงไม่เหมาะสำหรับกระบวนการต่อเนื่อง (continuous process) โดยตัวเร่งปฏิกิริยาขึ้นรูปมีความสะดวกในการใช้งาน แต่อย่างไรก็ตามการที่มีพื้นผิวต่อปริมาตรต่ำจึงทำให้ความสามารถของตัวเร่งปฏิกิริยาในปฏิกิริยาทรานส์เอสเทอริฟิเคชันมีค่าลดลง งานวิจัยนี้จึงมีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาผลของการใส่โลหะออกไซด์บนตัวเร่งปฏิกิริยาอัดเม็ด CaO/Al2O3 เพื่อปรับปรุงความสามารถของตัวเร่งปฏิกิริยาในปฏิกิริยาทรานส์เอสเทอริฟิเคชัน โดยใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาที่ได้จากการเติม 20 wt.% ของโลหะออกไซด์บนตัวเร่งปฏิกิริยาอัดเม็ด CaO/Al2O3 ขึ้นรูป ประกอบด้วย Li-CaO/Al2O3, K-CaO/Al2O3, Sr-CaO/Al2O3 และ Fe-CaO/Al2O3 ซึ่งสังเคราะห์ด้วยวิธีการทำให้เอิบชุ่มพอดี (incipient wetness impregnation) พบว่าตัวเร่งปฏิกิริยาอัดเม็ด K-CaO/Al2O3 ได้ผลผลิตไบโอดีเซลสูงสุด (95.5%) ภายใต้อัตราส่วน 12:1 โมลเมทานอลต่อน้ำมันที่ 65 °C ปริมาณตัวเร่งปฏิกิริยา 10 wt.% เป็นเวลา 6 ชั่วโมง ค่าความเป็นเบสของตัวเร่งปฏิกิริยานี้มีค่าเท่ากับ 2.40 mmol/g และจากการศึกษาค่า TOF ช่วงเริ่มต้นพบว่ามีความสัมพันธ์ระหว่างความเป็นเบสกับความสามารถของตัวเร่งปฏิกิริยา นอกจากนี้ความแข็งแรงเชิงกล (mechanical strength) ของตัวเร่งปฏิกิริยาอัดเม็ด K-CaO/Al2O3 เพิ่มขึ้นเมื่อเทียบกับตัวเร่งปฏิกิริยาอัดเม็ด CaO/Al2O3 แต่อย่างไรก็ตามยังพบปัญหาการชะล้าง (leaching) ของตัวเร่งปฏิกิริยาอัดเม็ด K-CaO/Al2O3 เกิดขึ้นระหว่างปฏิกิริยาทรานส์เอสเทอริฟิเคชัน
Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-No Derivative Works 4.0 International License.
Recommended Citation
Munbupphachart, Nattawadee, "Effect of single metal loading on CaO/AL2O3 pellet catalyst for biodiesel production" (2020). Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD). 155.
https://digital.car.chula.ac.th/chulaetd/155