Please use this identifier to cite or link to this item: http://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/56289
Title: SYNTHESIS OF HIGHLY THERMAL STABLE ZEOLITE BETA CATALYST FOR SELECTIVE CONVERSION OF GLYCEROL TO SOLKETAL
Other Titles: การสังเคราะห์ตัวเร่งปฏิกิริยาซีโอไลต์บีตาที่เสถียรต่ออุณหภูมิสูงสำหรับการเปลี่ยนกลีเซอรอลเป็นโซลคีทาลอย่างเลือกจำเพาะ
Authors: Siriluck Tesana
Advisors: Aticha Chaisuwan
Other author: Chulalongkorn University. Faculty of Science
Advisor's Email: Aticha.C@Chula.ac.th,aticha_c@yahoo.com,Aticha.C@chula.ac.th
Issue Date: 2014
Publisher: Chulalongkorn University
Abstract: Highly thermal stable zeolite beta was successfully synthesized from fumed silica mixed with sodium aluminate and sodium hydroxide using crystalline nanoseeds instead of the organic template to encourage formation of the zeolite beta crystals. The starting gel with a composition of SiO2:0.027Al2O3:0.36Na2O:35H2O was hydrothermal crystallized in an autoclave under autogenous pressure. The effects of crystallization temperature, crystallization time, and calcined nanoseed amounts on the properties of zeolite beta products were studied. The zeolite beta products were characterized by XRD, FESEM, nitrogen adsorption, 27Al-MAS-NMR and ICP-MS techniques. The increase in temperatures and crystallization time leads to formation of zeolites Na-P1 and mordenite as impurities. The increase in seed amounts from 0.17 to 0.83 wt% to the starting gel resulted in high crystallinity zeolite beta with smaller average particle sizes from 620 nm x 840 nm to 140 nm x 150 nm, and shorter optimal crystallization time from 5 to 2 days, respectively. Their BET surface areas were approximately 600 m2/g. The intensities of the XRD parent peak of zeolite beta products were slightly decreased upon calcination at 550 °C indicating the high stability of the samples prepared by the nanoseed-assisted method. The absence of the non-framework peak in 27Al-MAS-NMR spectra indicated no dealumination after calcination. The zeolite catalysts contained SiO2/Al2O3 ratios in a range of 8.8-10.0. The catalytic activities of zeolite beta samples were investigated for acetalization of glycerol with acetone using dimethylformamide as solvent. The glycerol conversions and solketal yields were not influenced by nanoseed amounts used in the catalyst synthesis because all tested catalysts were selected from the optimal conditions of synthesis resulting in similar properties. Upon varying several parameters, the highest glycerol conversion of 35% with 93% selectivity to solketal were achieved after 150 minutes. The used catalyst was regenerated by calcinations and maintained similar activity.
Other Abstract: ได้สังเคราะห์ซีโอไลต์บีตาสำเร็จจากซิลิกาฟูมซึ่งผสมกับโซเดียมอะลูมิเนตและโซเดียมไฮดรอกไซด์โดยใช้สีดนาโนซึ่งมีสภาพเป็นผลึกแทนสารต้นแบบอินทรีย์เพื่อเร่งการเกิดผลึกซีโอไลต์บีตา ได้นำเจล ตั้งต้นที่มีอัตราส่วนของซิลิกาต่ออะลูมินาต่อโซเดียมออกไซด์ต่อน้ำเป็น 1:0.027:0.36:35 ไปตกผลึกในออโตเคลฟแบบไฮโดรเทอมัลภายใต้ความดันที่เกิดขึ้นเอง ได้ศึกษาผลของอุณหภูมิที่ใช้ในการตกผลึก เวลาของการตกผลึก และปริมาณสีดนาโนที่นำไปเผาแล้วต่อสมบัติของผลิตภัณฑ์ซีโอไลต์บีตา ได้ตรวจสอบลักษณะเฉพาะของซีโอไลต์บีตาด้วยเทคนิคเอกซ์อาร์ดี เอฟอีเอสอีเอ็ม การดูดซับไนโตรเจน อะลูมิเนียม 27-เอ็มเอเอส-เอ็นเอ็มอาร์ และไอซีพี-เอ็มเอส การเพิ่มอุณหภูมิและเวลาที่ใช้ในการตกผลึกนำไปสู่การเกิด ซีโอไลต์โซเดียม-พีหนึ่งและมอร์ดีไนต์เป็นสารเจือปน การเพิ่มปริมาณสีดจากร้อยละ 0.17 เป็น 0.83 โดยน้ำหนักต่อเจลตั้งต้นมีผลให้ซีโอไลต์บีตาที่มีสภาพผลึกสูงมีขนาดอนุภาคเล็กลงจาก 620 นาโนเมตร x 840 นาโนเมตร เป็น 140 นาโนเมตร x 150 นาโนเมตรและลดเวลาที่ใช้ในการตกผลึกจาก 5 วัน เป็น 2 วันตามลำดับ พื้นที่ผิวจำเพาะชนิดบีอีทีของซีโอไลต์บีตาที่สังเคราะห์ได้มีค่าประมาณ 600 ตารางเมตรต่อกรัม ซีโอไลต์บีตาที่สังเคราะห์ได้มีความสูงของพีกหลักในเอ็กซ์อาร์ดีลดลงเพียงเล็กน้อยจากการเผาที่อุณหภูมิสูง 550 องศาเซลเซียส ซึ่งบ่งชี้ให้เห็นถึงความเสถียรสูงของซีโอไลต์บีตาที่สังเคราะห์ด้วยวิธีการใช้สีดนาโนเป็นตัวช่วย การไม่มีพีกของอะลูมิเนียมชนิดนอน-เฟรมเวิร์กในสเปกตรัมอะลูมิเนียม 27-เอ็มเอเอส-เอ็นเอ็มอาร์บ่งชี้ว่าไม่มีอะลูมิเนียมหลุดออกจากโครงสร้างหลังจากการนำไปเผา ตัวเร่งปฏิกิริยาซีโอไลต์มีค่าอัตราส่วนของซิลิกาต่ออะลูมินาในช่วง 8.8 ถึง 10.0 ได้สำรวจฤทธิ์ของสารตัวอย่างซีโอไลต์บีตาในการเร่งปฏิกิริยา อะซีทาลไลเซชันของกลีเซอรอลด้วยแอซีโตนโดยใช้ไดเมทิลฟอร์มาไมด์เป็นตัวทำละลาย ค่าการเปลี่ยน กลีเซอรอลและปริมาณของผลิตภัณฑ์โซลคีทาลไม่ได้รับผลกระทบจากปริมาณสีดนาโนที่ใช้ในการสังเคราะห์ตัวเร่งปฏิกิริยาเพราะได้คัดเลือกตัวเร่งปฏิกิริยาที่นำมาทดสอบจากการสังเคราะห์ในภาวะที่เหมาะสมจึงมีสมบัติใกล้เคียงกัน จากการเปลี่ยนค่าตัวแปรหลายชนิดพบว่าได้ค่าการเปลี่ยนกลีเซอรอลสูงสุดร้อยละ 35 และความเลือกจำเพาะต่อโซลคีทาลร้อยละ 93 หลังทำปฏิกิริยา 150 นาที ตัวเร่งปฏิกิริยาที่ผ่านการใช้งานแล้วสามารถทำให้กลับคืนสภาพเดิมได้โดยการเผาที่อุณหภูมิสูง และมีประสิทธิภาพในการเร่งปฏิกิริยาใกล้เคียงของเดิม
Description: Thesis (M.Sc.)--Chulalongkorn University, 2014
Degree Name: Master of Science
Degree Level: Master's Degree
Degree Discipline: Chemistry
URI: http://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/56289
Type: Thesis
Appears in Collections:Sci - Theses

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
5672106723.pdf3.73 MBAdobe PDFView/Open


Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.