تهیه و اصلاح سطح زئولیت ZSM-22 با فلزهای آهن، زیرکونیم و استرانسیم و مطالعه ویژگی کاتالیستی آن ها در واکنش تولید زیست دیزل
الموضوعات :
مریم حقیقی
1
,
مهرانوش فریدونی
2
1 - استادیار مهندسی شیمی، گروه شیمی، دانشکده فیزیک و شیمی، دانشگاه الزهرا (س)، تهران، ایران
2 - دانشجوی کارشناسی ارشد نانوشیمی، گروه شیمی، دانشکده فیزیک و شیمی، دانشگاه الزهرا (س)، تهران، ایران.
الکلمات المفتاحية: استرانسیم, زیرکونیم, 22-ZSM, استری‌شدن, زیست‌دیزل,
ملخص المقالة :
در این پژوهش زئولیت ZSM-22 با روش آب گرمایی تهیه شد. رسوب به دست آمده 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 کاتالیست های نمونه های تهیه شده و تاثیر آن‌ها بر روند فرایند استری شدن روغن اولئیک اسید بررسی شد. برای افزایش بازدهی فرایند استری شدن عامل هایی 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 کاتالیست های تهیه شده و برابر با 48 % بود.
[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.
_||_[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.
