The Study on the Preparation of Dolomite-impregnated on Diatomite for the Use as the Catalysts in Biodiesel Production

Abstract

This work studied the synthesis of dolomite-doped onto diatomite for the use as the catalyst in transesterification reaction for biodiesel production. Dolomite composed of CaMgCO3 as the main compound. After dolomite was calcined at 800 °C, CaO and MgO were obtained. Therefore, calcined dolomite which contained CaO can be used as the catalyst in transesterification reaction for biodiesel production. However, calcined dolomite cannot be reused several times due to leaching. Therefore, this work aimed to improve the properties of dolomite by doping dolomite onto diatomite. Diatomite which contained SiO2 as the main compound provided high porosity and high surface area. Hence, diatomite was suitable to be used as the supporter.

The results showed that 40 %wt. dolomite-doped onto diatomite provided high %FAME of 92.38%. Then, Box-Behnken method used for the experimental design was used to find the suitable conditions for the reaction. It found that the suitable conditions for the reaction were as follows; methanol to oil molar ration of 15.18:1, catalyst loading of 7.06%, reaction time of 3.33 hours (or 199 minutes). From the experiment, this condition offered the highest %FAME of 94.56% which differentiated to the predicted value only 1.35% (predicted value = 95.84%). In addition, it presented that reaction time strongly influence the reaction. For the study on the effect of co-solvent in the reaction, acetone was used. It showed that the use of 10 %wt. acetone as the co-solvent can improve the efficiency of the reaction. %FAME obtained from the use of 10 %wt. acetone reached to 97.12%. Acetone helped to enhance the solubility between methanol and palm oil, resulting to the increase of %FAME.

งานวิจัยฉบับนี้ศึกษาการสังเคราะห์ตัวเร่งปฏิกิริยาโดโลไมต์ที่ทำการตรึงลงบนไดอะตอมไมท์เพื่อใช้เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาทรานส์เอสเตอร์ริฟิเคชัน ในการผลิตไบโอดีเซลเนื่องจาก โดโลไมต์เป็นสารประกอบของแคลเซียมแมกนีเซียมคาร์บอเนต ซึ่งสารประกอบนี้เมื่อทำการแคลไซน์ที่อุณหภูมิ 800 องศาเซลเซียสจะทำให้เกิดแคลเซียมออกไซด์ และ แมกนีเซียมออกไซด์ โดยแคลเซียมออกไซด์เป็นสารที่นิยมใช้เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาในการทำปฏิกิริยาทรานส์เอสเตอร์ริฟิเคชันในการผลิตไบโอดีเซล แต่แคลเซียมออกไซด์เป็นสารที่มีการ reaching ได้ดีเมื่อนำตัวเร่งปฏิกิริยาไปใช้ซ้ำ เพื่อเป็นการพัฒนาตัวเร่งปฏิกิริยาให้มีประสิทธิภาพสูงขึ้นงานวิจัยจึงมีความสนใจในการนำโดโลไมต์ตรึงลงบนไดอะตอมไมท์ โดยที่ไดอะตอมไมท์เป็นสารประกอบที่มีซิลิกาออกไซด์จึงส่งผลให้มีรูพรุน และ มีพื้นผิวสูง จึงมีความเหมาะสมในการนำมาเป็นสารซัพพอร์ต

จากการศึกษาปริมาณการตรึงโดโลไมต์ลงบนไดอะตอมไมท์พบว่า ปริมาณที่เหมาะสมในการตรึงโดโลไมต์ลงบนไดอะตอมไมท์มีค่าอยู่ที่ 40 เปอร์เซ็นต์โดยน้ำหนัก โดยเมื่อทำการตรึงในปริมาณดังกล่าวเมื่อนำไปทำปฏิกิริยาส่งผลให้มีค่า ร้อยละเมทิลเอสเตอร์ของกรดไขมันสูงถึง 92.38 เปอร์เซ็นต์เพื่อให้การใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาดังกล่าวมีประสิทธิภาพยิ่งขึ้นได้ทำการศึกษาสภาวะที่เหมาะสมในการผลิตไบโอดีเซลจากน้ำมันปาล์มกับเมทานอลด้วยปฏิกิริยาทรานส์เอสเตอร์ริฟิเคชันที่อุณหภูมิการทำปฏิกิริยาที่ 65 องศาเซลเซียส ด้วยการออกแบบการทดลองตามวิธีของบ็อกซ์-เบห์นเคนซึ่งได้ทำการศึกษาปัจจัยของ อัตราส่วนโดยโมลระหว่างเมทานอลต่อน้ำมัน (9:1-21:1) ปริมาณตัวเร่งปฏิกิริยา (ร้อยละ 3-9 โดยน้ำหนักของน้ำมัน) และ เวลาที่ใช้ทำปฏิกิริยา (2-4 ชั่วโมง) พบว่าอัตราส่วนโดยโมลระหว่างเมทานอลต่อน้ำมันเท่ากับ 15.18:1, ปริมาณตัวเร่งปฏิกิริยาร้อยละ 7.06 เป็นเวลานาน 3.33 ชั่วโมง (199 นาที) ให้ ร้อยละเมทิลเอสเตอร์ของกรดไขมันสูงถึง 94.56 เปอร์เซ็นต์ซึ่งคาดเคลื่อนจากการทำนายโดยใช้สมการเพียงร้อยละ 1.35 เปอร์เซ็นต์ซึ่งปัจจัยที่มีผลต่อการผลิตไบโอดีเซลมากที่สุด คือ เวลาในการทำปฏิกิริยาเนื่องจากตัวเร่งปฏิกิริยา 40 เปอร์เซ้นต์โดยน้ำหนักในการตรึงโดโลไมต์ลงบนไดอะตอมไมท์เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาแบบวิวิธพันธ์ ในส่วนของการใช้ตัวทำละลายร่วมมาช่วยในการทำปฏิกิริยาซึ่งงานวิจัยนี้สนใจการนำอะซีโตน มาตัวทำละลายร่วมเนื่องจาก อะซีโตนเป็นสารทั่วไป มีราคาถูก และ มีประสิทธิภาพในการเป็นตัวทำละลายร่วมในการช่วยการละลายเข้ากันของน้ำมัน และ เมทานอล โดยจากผลการทดลองพบว่าการเติมตัวทำละลายร่วมที่ปริมาณ 10 เปอร์เซ็นต์โดยน้ำหนักเทียบกับน้ำมัน ที่อุณหภูมิในการทำปฏิกิริยา 65 องศาเซลเซียส ให้ ร้อยละเมทิลเอสเตอร์ของกรดไขมันสูงถึง 97.12 เปอร์เซ้นต์ซึ่งการเติมตัวทำละลายร่วมถือเป็นวิธีการเพิ่มประสิทธิในการทำปฏิกิริยาในการผลิตไบโอดีเซล เนื่องจากตัวทำละลายร่วมเป็นสารที่ช่วยเพิ่มการละลายเข้ากันของน้ำมันกับเมทานอลให้ดียิ่งขึ้นจึงส่งผลให้เป็นส่วนช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในการผลิตไบโอดีเซลให้ดียิ่งขึ้น