Esterification of ethanol and lactic acid with WO3 on montmorillonite catalysts for ethyl lactate production

Suthicha Mukjinda

dc.contributor.advisor	Bunjerd Jongsomjit
dc.contributor.author	Suthicha Mukjinda
dc.contributor.other	Chulalongkorn University. Faculty of Engineering
dc.date.accessioned	2021-09-22T23:39:19Z
dc.date.available	2021-09-22T23:39:19Z
dc.date.issued	2020
dc.identifier.uri	http://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/77280
dc.description	Thesis (M.Eng.)--Chulalongkorn University, 2020
dc.description.abstract	This research aims to study the characteristics, catalytic properties and stability of tungsten oxide (13.5 wt%) supported on montmorillonite (W/MMT) catalysts prepared by using three different calcination temperatures including 375 (W/MMT375), 475 (W/MMT475) and 575 (W/MMT 575) °C. All catalysts were examined in esterification of ethanol and lactic acid at 80 °C. Characterization studies showed that the W/MMT475 catalyst exhibited the highest acidity, followed by W/MMT375 and W/MMT575, respectively. However, from the surface area result, W/MMT375 exhibited the highest surface area, followed by W/MMT475 and W/MMT575, respectively. When all catalysts were tested in esterification of ethanol and lactic acid, it revealed that the W/MMT375 catalyst was found to have the highest yield of ethyl lactate around 43.2 %. Then, the suitable catalyst (W/MMT375) was further improved by adding two different promoters such as zirconium (W-Zr/MMT375) and platinum (W-Pt/MMT375). Based on NH3 temperature-programmed desorption, it indicated that the W-Pt/MMT375 catalyst had the highest acidity. When two catalysts were tested in esterification of ethanol and lactic acid, the result showed that the W-Pt/MMT 375 catalyst exhibited higher yield of ethyl lactate (ca.48 %) than W-Zr/MMT 375. Finally, the catalytic stability of the catalysts including W/MMT 375 and W-Pt/MMT 375 was performed around 3 cycles in esterification of ethanol and lactic acid. It was found that the yield of ethyl lactate for each reuse was decreased. The characteristics of the spent W/MMT 375 and W-Pt/MMT 375 catalysts after each cycle up on the catalyst external structure, which is perhaps related to textural properties of catalyst did not affect by the reaction test within 3 cycles of reuse. However, the decrease of moderate to strong acid site related with the catalytic activity was significant.
dc.description.abstractalternative	งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาคุณลักษณะ ประสิทธิภาพและเสถียรภาพของตัวเร่งปฏิกิริยาทังสเตนออกไซด์ 13.5 เปอร์เซ็นต์ โดยน้ำหนักบนมอนต์มอริลโลไนต์ (W/MMT) ที่อุณหภูมิการสังเคราะห์ตัวเร่งปฏิกิริยาที่แตกต่างกัน 3 ค่า คือ 375 (W/MMT375), 475 (W/MMT475) และ 575 (W/MMT575) องศาเซลเซียส ถูกทดสอบเร่งปฏิกิริยาเอสเทอริฟิเคชันของเอทานอลและกรดแลคติกที่อุณหภูมิ 80 องศาเซลเซียส จากการศึกษาคุณลักษณะพบว่าตัวเร่งปฏิกิริยา W/MMT475 มีค่าความเป็นกรดสูงที่สุด รองมาคือ W/MMT375 และ W/MMT575 ตามลำดับ อย่างไรก็ตามพบว่าค่าพื้นที่ผิวของตัวเร่งปฏิกิริยา W/MMT375 มีค่าสูงที่สุด รองมาคือ W/MMT475 และ W/MMT575 ตามลำดับ และเมื่อนำตัวเร่งปฏิกิริยาทั้งหมดไปศึกษาด้านประสิทธิภาพต่อความว่องไวกับปฏิกิริยาเอสเทอริฟิเคชันของเอทานอลและกรดแลคติกพบว่า ตัวเร่งปฏิกิริยา W/MMT375 ให้ค่าผลผลิตของเอทิลแลคเตทสูงที่สุดอยู่ที่ 43.2 เปอร์เซ็นต์โดยน้ำหนัก จากนั้นได้ทำการปรับปรุงตัวเร่งปฏิกิริยาให้มีประสิทธิภาพมากขึ้นโดยการสังเคราะห์ตัวเร่งปฏิกิริยา W/MMT375 และใส่ตัวส่งเสริมที่แตกต่างกัน 2 ตัว ได้แก่ เซอร์โคเนียม (W-Zr/MMT375) และ แพลทินัม (W-Pt/MMT375) เพื่อศึกษาคุณลักษณะและประสิทธิภาพของตัวเร่งปฏิกิริยา พบว่า W-Pt/MMT375 มีค่าความเป็นกรดและค่าพื้นที่ผิวของตัวเร่งปฏิกิริยาสูงที่สุด และเมื่อนำตัวเร่งปฏิกิริยาทั้งหมดไปทดสอบประสิทธิภาพต่อความว่องไวกับปฏิกิริยาเอสเทอริฟิเคชันของเอทานอลและกรดแลคติกพบว่า W-Pt/MMT375 ให้ค่าผลผลิตของเอทิลแลคเตทสูงที่สุดอยู่ที่ 48 เปอร์เซ็นต์โดยน้ำหนัก และสุดท้ายได้ทำการศึกษาความเสถียรภาพของตัวเร่งปฏิกิริยา W/MMT375 และ W-Pt/MMT375 ด้วยปฏิกิริยาเอสเทอริฟิเคชันของเอทานอลและกรดแลคติกจำนวน 3 รอบ พบว่า ค่าผลผลิตของเอทิลแลคเตทมีการลดลงตามจำนวนรอบที่ทำปฏิกิริยาเพิ่มขึ้น จากการศึกษาคุณลักษณะของตัวเร่งปฏิกิริยา W/MMT375 และ W-Pt/MMT375 หลังจากทำปฏิกิริยาแต่ละรอบพบว่าโครงสร้างภายนอกของตัวเร่งปฏิกิริยาไม่ได้รับผลกระทบจากการทดสอบปฏิกิริยา แต่การลดลงของค่าผลผลิตของเอทิลแลคเตทมีผลมาจากค่าปริมาณความเป็นกรดชนิดสูงลดลงอย่างมีนัยสำคัญ
dc.language.iso	en
dc.publisher	Chulalongkorn University
dc.relation.uri	http://doi.org/10.58837/CHULA.THE.2020.64
dc.rights	Chulalongkorn University
dc.subject.classification	Engineering
dc.title	Esterification of ethanol and lactic acid with WO3 on montmorillonite catalysts for ethyl lactate production
dc.title.alternative	เอสเทอริฟิเคชันของเอทานอลและกรดแลคติกด้วยตัวเร่งปฏิกิริยาทังสเตนออกไซด์บนมอนต์มอริลโลไนต์เพื่อผลิตเอทิลแลคเตท
dc.type	Thesis
dc.degree.name	Master of Engineering
dc.degree.level	Master's Degree
dc.degree.discipline	Chemical Engineering
dc.degree.grantor	Chulalongkorn University
dc.identifier.DOI	10.58837/CHULA.THE.2020.64