مهندسی شیمی ایران

مهندسی شیمی ایران

تهیۀ سوخت بایودیزل از روغن کاپاریس اسپینوزا بااستفاده‌از کاتالیست بازیافتی فرومنگنز بارگذاری‌شده‌با پتاس

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
هادی مجاهدی 1
کامبیز تحویلداری 2
علیرضا همتی 3
فریبا تدین 2
1 دانشجوی دکتری شیمی کاربردی، دانشکده شیمی، واحد تهران شمال، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران
2 دانشیار شیمی، دانشکدۀ شیمی، واحد تهران شمال، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران
3 دانشیار مهندسی شیمی، دانشکدۀ مهندسی شیمی، نفت و گاز، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران
10.22034/ijche.2024.446931.1403
چکیده
در سال­های اخیر، استفاده‌از سوخت­های فسیلی سبب انتشار آلایندهای خطرناک به‌محیط­زیست شده و آسیب­های جبران‌ناپذیری به آن زده‌است. لذا، محققان به‌دنبال سوخت­های پاک و جایگزین مانند بیودیزل هستند. اما هزینۀ بالای تولید بیودیزل، استفاده‌از آن را درمقیاس صنعتی دشوار کرده‌است. برای حل این مشکل، در این پژوهش از روغن کاپاریس اسپینوزا (هندوانۀ کوهی) به‌عنوان روغن اولیۀ غیر خوراکی برای تولید بیودیزل با‌استفاده‌از کاتالیست بازیافتی فرومنگنز- که حاصل پسماند کارخانه‌های روی است- به‌عنوان پایۀ کاتالیست هتروژنی بازی استفاده‌شد. کاتالیست فرومنگنز با غلظت­های متفاوت از پتاسیم هیدروکسید (1، 2، 3، 5 مولار) بارگذاری و راندمان تولید محصول حساب‌شد. بهترین راندمان (86/5%) در شرایط غلظت 5 مولار از پتاس در 3 گرم از کاتالیست فرومنگنز به‌دست‌آمد. ریخت‌شناسی و مشخصه‌یابی کاتالیست تهیه‌شده با الگوی پراش X (XRD) و آنالیز میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM)، طیف‌سنجی پراش انرژی پرتو ایکس (EDAX)، آنالیز طیف­سنجی فروسرخ (FTIR) مشخص‌شد. تمام نتایج آنالیز دستگاهی سنتز موفقیت­آمیز کاتالیست را تأییدکردند. مقایسۀ نتایج بررسی­های ساختاری بیودیزل تولیدشده با نمونۀ استاندارد، نشان­دهندۀ تولید موفقیت­آمیز با درصد خلوص بالا است.
کلیدواژه‌ها
بیودیزل
کاتالیست هتروژن قلیایی
روغن کاپاریس
فرومنگنز

موضوعات

عنوان مقاله English

Biodiesel Production from Capparis Spinosa Oil Using Recycled Ferromanganese Catalyst Loaded with Potassium

نویسندگان English

H. Mojahedi 1
.K Tahvildari 2
.A. R Hemmati 3
.F Tadayon 2
1 Ph. D. Student of Chemistry, Department of Chemistry, North Tehran Branch, Islamic Azad University, Tehran, Iran
2 Associate Professor of Chemistry, Department of Chemistry, North Tehran Branch, Islamic Azad University, Tehran, Iran
3 Associate Professor of Chemical Engineering,, School of Chemical Petroleum and Gas Engineering Iran University of Science and Technology (IUST), Tehran, Iran
چکیده English

Today the use of renewable and environmentally friendly fuels has attracted the attention of scientists more than ever, due to the emission of toxic and greenhouse gases resulting from the combustion of fossil fuels. In this research, capparis spinosa (mountain watermelon) oil was used to produce biodiesel and recycled ferromanganese catalyst. ferromanganese catalyst with different concentrations of potassium loading and product production efficiency were calculated. The best efficiency (86.5%) was obtained in the condition of 5 M concentration of potassium in 3 grams of ferromanganese catalyst. The morphology and characterization of the prepared catalyst were determined by X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscope (SEM) analysis, X-ray energy diffraction spectroscopy (EDAX), and infrared spectroscopy (FTIR) analysis. Comparing the results of the structural investigations of the produced biodiesel with the standard sample shows a successful production with a high purity percentage.

کلیدواژه‌ها English

Biodiesel
Alkaline Heterogeneous Catalyst
Cappris Oil
Ferromanganese
 
[1]        Helmi, M., & Tahvildar, K. (2017). Investigating different methods for loading KOH on the base of clinoptilolite catalyst in caparis oil transesterification reaction. The Application of Chemistry in Enviroment, 8(30), 27-35, [In Persian].
[2]        Helmi, M., Hemmati, A., Aberoomand Azar, P., Tahvildari, K., & Safekordi, A. (2021). Optimization of Biodiesel Production from Waste Cooking Oil in Present of Polyoxometalate as Catalyst Via Electrolysis Method Based on Response Surface Methodology (RSM). Iranian Chemical Engineering Journal, 20(114), 37-48, [In Persian].
[3]        Helmi, M., & Tahvildar, K. (2016). Preparation of green biodiesel fuel from waste cooking oil by two methods of electrolysis and reflux in the presence of clinoptilolite catalyst. Application of Chemistry in Environmental, 6(21), 1-8, [In Persian].
[4]        Bazooyar, B., Jomekian, A., & Shariati, A. (2017). Analysis of the formation and interaction of nitrogen oxides in a rapeseed methyl ester nonpremixed turbulent flame. Energy & Fuels, 31(8), 8708-8721.
[5]        Mohseni, F., & Zenooz, A. M. (2023). Study of Parameters Effective on Flocculation of Chlorella sp. Microalgae with Alum. Iranian Chemical Engineering Journal, 22(127), 7-17, [In Persian].
[6]        Helmi, M., Hemmati, A., & Tahvildari, K. (2022). Production of biodiesel from salvia mirzayanii oil via electrolysis using KOH/Clinoptilolite as catalyst. Journal of Environmental Health Science and Engineering, 20(1), 187-204.
[7]        Helmi, M., Tahvildari, K., & Hemmati, A. (2021). Parametric optimization of biodiesel synthesis from Capparis spinosa oil using NaOH/NaX as nanoheterogeneous catalyst by response surface methodology. Brazilian Journal of Chemical Engineering, 38(1), 61-75. doi:10.1007/s43153-020-00074-2.
[8]        Helmi, M., & Hemmati, A. (2021). Synthesis
of magnetically solid base catalyst of NaOH/Chitosan-Fe3O4 for biodiesel production from waste cooking oil: Optimization, kinetics and thermodynamic studies. Energy Conversion and Management, 248, 114807. doi:https://doi.org/10.1016/j.enconman.2021.114807.
[9]        Noiroj, K., Intarapong, P., Luengnaruemitchai, A., & Jai-In, S. (2009). A comparative study of KOH/Al2O3 and KOH/NaY catalysts for biodiesel production via transesterification from palm oil. Renewable Energy, 34(4), 1145-1150. doi:https://doi.org/10.1016/j.renene.2008.06.015.
[10]      Helmi, M., Hemmati, A., & Tahvildari, K. (2021). Biodiesel production from Amygdalus scoparia using KOH/Al2O3 catalyst: optimization by response surface methodology. Iranica Journal of Energy & Environment, 12(1), 34-44.
[11]      Soudagar, M. E. M., Shelare, S., Marghade, D., Belkhode, P., Nur-E-Alam, M., Kiong, T. S., ... Fattah, I. M. R. (2024). Optimizing IC engine efficiency: A comprehensive review on biodiesel, nanofluid, and the role of artificial intelligence and machine learning. Energy Conversion and Management, 307, 118337. doi:https://doi.org/10.1016/j.enconman.2024.118337.
[12]      Biodiesel implementation in Indonesia: Experiences and future perspectives. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 189, 113911. doi:https://doi.org/10.1016/j.rser.2023.113911.
[13]      Biodiesel production in India: Prospects, challenges, and sustainable directions. Biotechnology and Bioengineering, 121(3), 894-902. doi:https://doi.org/10.1002/bit.28643.
[14]      Oza, S., Kodgire, P., Kachhwaha, S. S., Lam, M. K., Yusup, S., Chai, Y. H., & Rokhum, S. L. (2024). A review on sustainable and scalable biodiesel production using ultra-sonication technology. Renewable Energy, 226, 120399. doi:https://doi.org/10.1016/j.renene.2024.120399.
[15]      Srikumar, K., Tan, Y. H., Kansedo, J., Tan, I. S., Mubarak, N. M., Ibrahim, M. L., ... Khalid, M. (2024). A review on the environmental life cycle assessment of biodiesel production: Selection of catalyst and oil feedstock. Biomass and Bioenergy, 185, 107239. doi:https://doi.org/10.1016/j.biombioe.2024.107239.
[16]      Melo, V. M. e., Ferreira, G. F., & Fregolente, L. V. (2024). Sustainable catalysts for biodiesel production: The potential of CaO supported on sugarcane bagasse biochar. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 189, 114042. doi:https://doi.org/10.1016/j.rser.2023.114042
[17]      Helmi, M., Ghadiri, M., Tahvildari, K., & Hemmati, A. (2021). Biodiesel synthesis using clinoptilolite-Fe3O4-based phosphomolybdic acid as a novel magnetic green catalyst from salvia mirzayanii oil via electrolysis method: Optimization study by Taguchi method. Journal of Environmental Chemical Engineering, 9(5), 105988, [In Persian]. doi:https://doi.org/10.1016/j.jece.2021.105988
مهندسی شیمی ایران
دوره 24، شماره 141
مهر و آبان 1404
صفحه 8-18