การสังเคราะห์อนุภาค Ca/SBA-15 ที่มีรูพรุนแบบเป็นระเบียบขนาดเมโช เพื่อการผลิตไบโอดีเซลด้วยปฏิกิริยาทรานเอสเทอริฟิเคชัน

Abstract

ศึกษาการสังเคราะห์อนุภาคผสม Ca/SBA-15 ที่มีรูพรุนแบบเป็นระเบียบขนาดเมโซ เพื่อเพิ่มความเสถียรในการนำไปใช้เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาในปฏิกิริยาทรานเอสเทอริฟิเคชัน สังเคราะห์โดยการเติมแคลเซียมไนเตรตระหว่างขั้นตอนการสังเคราะห์ SBA-15 ด้วยวิธีไฮโดรเทอร์มอล ผลการวิเคราะห์วัสดุผสม Ca/SBA-15 พบว่าที่อัตราส่วนโมล Ca/Si 0.5 จะมีรูพรุนที่เป็นระเบียบขนาดเมโซเช่นเดียวกับ SBA-15 แต่ค่าพื้นที่ผิวจะลดลงจาก 594 ตารางเมตรต่อกรัมเหลือ 260 ตารางเมตรต่อกรัม และปริมาตรรูพรุนลดลงจาก 1.04 ลูกบาศก์เซนติเมตรต่อกรัม เหลือ 0.46 ลูกบาศก์เซนติเมตรต่อกรัม โดยแคลเซียมจะอยู่ในรูพรุนของอนุภาคและเกิดพันธะกับโครงสร้าง SBA-15 ภายในรูพรุน การศึกษาผลกระทบที่มีผลต่อคุณสมบัติของอนุภาค พบว่าปริมาณแคลเซียมที่ใช้ในการสังเคราะห์มีผลต่อรูปร่างของอนุภาค คือ ปริมาณแคลเซียมที่มากขึ้นทำให้แคลเซียมอยู่ที่พื้นที่ผิวมากขึ้น และปิดบังรูพรุนทำให้ค่าพื้นที่ผิวและปริมาตรรูพรุนของอนุภาคลดลง ผลของอุณหภูมิการเผาในอากาศเพื่อทำลายสารแม่แบบที่อุณหภูมิ 550℃, 650℃ และ 750℃ มีผลทำให้ค่าพื้นที่ผิวและขนาดรูพรุนลดลงเมื่อเผาที่อุณหภูมิสูงขึ้น เนื่องจากที่อุณหภูมิ 750℃ เกิดแคลเซียมซิลิเกตทำให้โครงสร้างเปลี่ยนไป เวลาที่ใช้ในการไฮโดรเทอร์มอลมีผลทำให้โครงสร้างรูพรุนที่มีระเบียบขนาดเมโซหายไป เมื่อใช้เวลามากขึ้น การนำวัสดุผสม Ca/SBA-15 ไปใช้เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาทรานเอสเทอริฟิเคชันระหว่างน้ำมันปาล์มกับเมทานอล ที่อัตราส่วนโมล น้ำมันปาล์ม:เมทานอล ที่ 1:27 และความเข้มข้นของตัวเร่งปฏิกิริยาที่ 5 %โดยน้ำหนักน้ำมัน ที่อุณหภูมิ 200℃ เป็นเวลา 2 ชั่วโมง พบว่า 0.5_Ca/SBA-15_550℃ ให้ %FAME (กรดไขมันเอสเทอร์) สูงสุดที่ 96% ซึ่งใกล้เคียงกับการใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาที่เติม CaO บน SBA-15 ด้วยวิธีอิมเพร็กเนชันที่ได้ 95% อุณหภูมิการเผาสารจะมีผลต่อค่า %FAME โดยเมื่อเผาที่อุณหภูมิสูงขึ้นจาก 550℃ เป็น 750℃ ความเป็นเบสน้อยลงทำให้ %FAME ลดลง และหลังจากทำปฏิกิริยา 3 รอบ 0.5_Ca/SBA-15_550℃ ให้ %FAME ลดลงเหลือ 92% และตัวเร่งปฏิกิริยาที่เติม CaO บน SBA-15 ด้วยวิธีอิมเพร็กเนชันให้ %FAME เหลือ 89%