تهیه و اصلاح سطح زئولیت ZSM-22 با فلزهای آهن، زیرکونیم و استرانسیم و مطالعه ویژگی کاتالیستی آن ها در واکنش تولید زیست دیزل

پژوهش های کاربردی در شیمی

مقاله 12، دوره 15، شماره 4، اسفند 1400، صفحه 133-148   

نوع مقاله: پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.30495/jacr.2022.689175

نویسندگان

مریم حقیقی^{* 1}؛ مهرانوش فریدونی²

¹استادیار مهندسی شیمی، گروه شیمی، دانشکده فیزیک و شیمی، دانشگاه الزهرا (س)، تهران، ایران

²دانشجوی کارشناسی ارشد نانوشیمی، گروه شیمی، دانشکده فیزیک و شیمی، دانشگاه الزهرا (س)، تهران، ایران.

چکیده

       در این پژوهش زئولیت ZSM-22 با روش آب­ گرمایی تهیه شد. رسوب به­ دست­آمده با محلول آمونیم ­‌نیترات بازروانی و اتم هیدروژن در ساختار آن بارگذاری شد. شرایط تهیه زئولیت مانند pH، زمان تهیه و نسبت Si/Al نیز در حین تهیه بهینه‌سازی شد. برای افزایش کارایی و ویژگی کاتالیستی زئولیت موردنظر، Fe، Zr و Sr بر ساختار H-ZSM-22 بارگذاری شدند. همچنین، فعالیت کاتالیست­های نمونه ­های تهیه­شده و تاثیر آن‌ها بر روند فرایند ‌استری­ شدن روغن اولئیک اسید بررسی شد. برای افزایش بازدهی فرایند استری­ شدن عامل­هایی مانند دما، زمان‌ واکنش، وزن کاتالیست، نسبت مولی روغن به الکل و pH محیط با استفاده از پتاسیم‌ هیدروکسید، بهینه شدند. نتیجه­ ها نشان ‌داد، بازده‌ تولید اولئیک اسید در شرایط بهینه برابر با  0_/3گرم کاتالیست، دمای C°70، نسبت مولی1:10 از روغن به الکل، مدت 48 ساعت و بدون حضور پتاسیم ‌هیدروکسید در حضور کاتالیست 22-Zr-H-ZSM بیشتر از سایر کاتالیست­های تهیه ­شده و برابر با 48 %  بود.

کلیدواژه‌ها

22-ZSM؛ استری‌شدن؛ زیست‌دیزل؛ استرانسیم؛ زیرکونیم

مراجع

[1] Bessa, L.; Robustillo, M.D.; Marques Tadini, C.C.; Pessôa Filho, P.de A.; Fuel. 237, 1132–1140, 2019.

[2] Semwal, S.; Arora, A.K.; Badoni, R. P.; Tuli, D.K.; Bioresour. Technol. 102(3), 2151–2161, 2011.

[3] Kant Bhatia, Sh.; Fuel 285, 119-117, 2021.

[4] Chen, H.; Ding, M.; Li, Y.; Xu, H.; Li, Y.; Wei, Z.; J. Traffic Transp. Eng. 7(6), 791–807, 2020.

[5] Kralova, I.; Sjöblom, J.; J. Dispers. Sci. Technol. 31(3), 409–425, 2010.

[6] Meneghetti, S.M.P.; Meneghetti, M.R.; Serra, T.M.; Barbosa, D.C.; Wolf, C.R.; Energy and Fuels 21(6), 3746–3747, 2007.

[7] Chen, C.; Energy Reports. 7, 4022–4034, 2021.

[8] Kuniyil, M.; Arab. J. Chem. 14(3),102982, 2021.

[9] Ramadhas, A.S.; Jayaraj, S.; Muraleedharan, C.; Fuel 84, 335–340, 2005.

[10] Subramaniam, M.; Muthiya, J.; Nadanakumar, V.; Anaimuthu, S.; Sathyamurthy, R.; Energy Reports 6, 1382–1392, 2020.

[11] Li, Y.; Zhang, X.; Sun, L.; Energy Convers. Manag. 51(11), 2307–2311, 2010.

[12] Bitonto, L.; Pastore, C.; Renew. Energy 143, 1193-1200, 2019.

[13] Francisco, M.; Pereira, C.; Paula, A.; Dias, S.; Ramos, M.; Clean. Eng. Technol. 1, 1-6, 2020.

[14] Li, Y.; Zhang, X.; Sun, L.; Energy Convers. Manag. 51(11), 2307–2311, 2010.

[15] Srivastava, A.; Prasad, R.; Renew. Sustain. Energy Rev. 4(2), 111–133, 2000.

[16] Knothe, G.; Transactions of the ASAE 44(2), 193–200, 2001.

[17] Beato, P.; Rey, F.; Teresa, M.; Olsbye, U.; Catalysis Today 299(1),120-134, 2018.

[18] Ito, T.; Sakurai, Y.; Kakuta, Y., Sugano, M.; Hirano, K.; Fuel Process Technol. 94(1) ,47–52, 2012.

[19] Andreo-martínez, P.; Ortiz-martínez, V.M.; García-martínez, N.; Appl. Energy 264, 114753, 2020.

[20] Athar, M.; Zaidi, S.; Biochem. Pharmacol. 8(6), 104523, 2020.

[21] Lam, M. K.; Lee, K. T.; Mohamed, A.R.; Biotechnol. Adv. 28(4), 500–518, 2010.

[22] Lin, L.; Cunshan, Z.; Vittayapadung, S.;  Xiangqian, S.; Mingdong, D.; Appl. Energy 88(4), 1020–1031, 2011.

[23] Cruz, A. E. B.; Banda, J.A.M.; Mendoza, H.; Ramos-galvan, C.E.; Melo, M.A.M.; Esquivel, D.; Catalysis Today 166, 111–115, 2011.

[24] Thangaraj, B.; Solomon, P.R.; Muniyandi, B.; Ranganathan, S.; Lin, L.; Clean Energy 3(1), 2–23, 2019.

[25] Yadav, M.; Sharma, Y.C.; J. Clean. Prod. 199, 593-602, 2018.

[26] Sahani, S.; Banerjee, S.; Sharma, Y.C.; J. Taiwan Inst. Chem. Eng. 86, 42–56, 2018.

[27] Boey, P.; Pragas, G.; Abd, S.; Chem. Eng. J. 168(1), 15–22, 2011.

[28] Helwani, Z.; Othman, M.R.; Aziz, N.; Kim, J.; Fernando, W.J.N.; Applied Catalysis A : General 363, 1–10, 2009.

[29] Hajar, M.; Vahabzadeh, F.; Korean J. Chem. Eng. 33(4), 1220-1231, 2016.

[30] Ranganathan, S.V.; Narasimhan, S.L.; Bioresource Tech. 99, 3975–3981, 2008.

[31] Chouhan, A.P.S.; Sarma, A.K.; Renew. Sustain. Energy Rev. 15(9), 4378–4399, 2011.

[32] Lozano, P.; Bernal, J.M.; Vaultier, M.; Fuel 90(11), 3461–3467, 2011.

[33] Sun, K.; Lu, J.; Ma, L.; Han, Y.; Fu, Z.; Ding, J.; Fuel. 158, 848–854, 2015.

[34] Jamil, A.K.; Muraza, O.; Al-amer, A.M.; Particuology 24, 138–141, 2016.

[35] Perego, C.; Millini, R.; Chem. Soc. Rev. 42(9), 3956-3976, 2013.

[36] Kokotailo, G.T.; Schlenker, J.L.; Dwyer, F.G.; Valyocsik, E.W.; Zeolites. 5(6), 349–351, 1985.

[37] Wen, H.;  Zhou, Y.; Xie, J.; Long, Z.; Zhang, W.; Wang, J.; RSC Adv. 4(91), 49647–49654, 2014.

[38] Luo, Y.; Wang, Z.; Jin, S.; Zhang, B.; Sun, H.; Yuan, X.; Yang, W.; CrystEngComm. 18, 5611-5615, 2016.

[39] Sousa, L.V.; Silva, A.O.S.; Silva, B.J.B.; Teixeira, C.M.; Arcanjo, A.P.; Frety, R.; Pacheco, J.G.A.; Microporous Mesoporous Mater. 254, 192-200, 2017.

[40] Chen, Z.; J. Catal. 361, 177–185, 2018.

[41] Liu, S.; Ren, J.; Zhang, H.; Lv, E.; Yang, Y.; Li, Y.; J. Catal. 335, 11–23, 2016.

[42] Lu, P.; Chen, L.; Zhang, Y.; Yuan, Y.; Xu, L.; Zhang, X.; Microporous Mesoporous Mater. 236, 193–201, 2016.

[43] Simon, M. W.; Suib, S. L.; Oyoung, C. L.; J. Catal. 147(2), 484–493, 1994.

[44] Li, T.; Fuel 272, 117717, 2020.

[45] Verboekend, D.; Chabaneix, M.; Thomas, K.; Gilson, J.; Javier, P., CrystEngComm. 13, 3408–3416, 2011.

[46] Muraza, M.; Microporous Mesoporous Mater. 206, 136–143, 2015.

[47] Jamil, A.K.; Muraza, O.; Yoshioka, M.; Al-amer, A.M.; Yamani, Z.H.; Yokoi, T.; Ind. Eng. Chem. Res. 53, 19498−19505, 2014.

[48] Chen, X.; Wang, P.; Jia, L.; Li, D.; Catal. Sci. Technol. 8, 6407–6419, 2018.

[49] Wu, X.; Qiu, M.; Chen, X.; Yu, G.; Yu, X.; New J. Chem. 42, 111-117, 2018.

[50] Munusamy, K.; Das, R.K.; Ghosh, S.; Kumar, S.A.K.; Pai, S.; Newalkar, B.L.; Microporous Mesoporous Mater. 266, 141–148, 2018.

[51] Parmar, S.; Pant, K.K.; John, M.; Kumar, K.; Pai, S.M.; Newalkar, B.L.; Energy & Fuels 29, 1066-1075, 2015.

[52] Noureddini, H.; Zhu, D.; J.A.Oil Chemizts, Soc. 74(11), 1457–1463, 1997.

[53] Encinar, J.M.; Gonzalez, J.F.; Rodryguez-Reinares, A.; Ind. Eng. Chem. Res. 44(15), 5491–5499, 2005.

[54] Wang, Y.; Ou, Sh.; Liu, P.; Zhang, P. Zh.; Energy Convers. Manag. 48(1), 184-188, 2007.