นโยบายการจัดการความรู้ มหาวิทยาลัยสงขลานครินทร์ 1.ให้ใช้เครื่องมือการจัดการความรู้ผลักดัน คุณภาพคน และกระบวนทำงาน 2.ส่งเสริมการแลกเปลี่ยนประสบการณ์การทำงาน จากหน้างาน 3.ส่งเสริมให้มีเวทีเรียนรู้ร่วมกัน

คนธรรมดา
Ico64
เครือข่าย
สมาชิก · ติดตาม: 5 · ผู้ติดตาม: 22

อ่าน: 2489
ความเห็น: 1

PSU ไบโอดีเซล 29: การเร่งปฏิกิริยาด้วยด่าง (alkaline catalysis) ต่อ

ยังคงต้องเดินหน้าต่อไปครับ ถึงแม้ว่าจะมีเพื่อนชาวแชร์บอกว่าวิชาการมากไป จนเจ็บหัวเหม็ดแล้วก็ตามที

          เมทอกไซด์ได้รับการยอมรับว่าเป็นเบสที่แรงมาก และว่องไวในการทำปฏิกิริยากับน้ำ โดยเมทอกไซด์คือตัวเร่งปฏิกิริยาที่แท้จริงมิใช่ไฮดรอกไซด์อย่างที่มีคนจำนวนมากเข้าใจกันผิด ๆ ซึ่งน้ำที่มีอยู่ในระบบทั้งหมดจะช่วยเร่งปฏิกิริยาสะพอนิฟิเคชันให้เกิดเร็วขึ้น

          จากประสบการณ์ของผู้เขียนพบว่า เพียงนาทีแรกของการทำปฏิกิริยาทรานส์เอสเตอริฟิเคชันที่ใช้แอลคาไลน์เป็นตัวเร่งปฏิกิริยา จะเหลือเบสที่สามารถใช้เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาต่อได้เพียงครึ่งเดียว เพราะปฏิกิริยาสะพอนิฟิเคชันเกิดขึ้นได้เร็วมาก

          RCOOH + Na+ + -OH → RCOONa +H2O

ปฏิกิริยานี้ผันกลับไม่ได้ดังนั้นเบสจะลดหายไปจากระบบไปอย่างรวดเร็ว

          เช่นเดียวกับในกรณีที่ใช้สารละลายเมทอกไซด์ในเมทานอล (30-32% เมทอกไซด์) จำนวนน้ำเพียงเล็กน้อยที่อยู่ในระบบจะทำปฏิกิริยาไฮโดรไลซิสกับเอสเตอร์ที่เป็นผลผลิตหรือกลีเซอไรด์ที่เป็นสารตั้งต้น เกิดเป็นกรดไขมันอิสระ และเข้าสู่กระบวนการสะพอนิฟิเคชันเช่นกัน และในกรณีนี้เมทอกไซด์จะถูกเปลี่ยนไปเป็นแอลกอฮอล์

          RCOOH + Na+ + -OCH3 → RCOONa + HOCH3

          โซเดียมเมทอกไซด์ในเมทานอลเป็นพิษต่อมนุษย์โดยทำลายระบบประสาท หากสัมผัสโดยตรงต้องล้างด้วยน้ำโดยเร็ว และต้องสังเกตอาการด้วยตนเองโดยต้องไปพบแพทย์เมื่อมีอาการผิดปกติเพียงเล็กน้อย

          นอกจากนี้  การแยกเฟสกลีเซอรอลที่เกิดขึ้นอย่างรวดเร็วในปฏิกิริยาเมทาโนไลซิส  จะเป็นการแยกตัวเร่งปฏิกิริยาส่วนหนึ่งออกจากเฟสที่เกิดปฏิกิริยา เพราะในระหว่างการเกิดกลีเซอรอลขึ้นนั้น ตัวเร่งปฏิกิริยาส่วนหนึ่งได้กระจายตัวไปอยู่ในเฟสกลีเซอรอลและสูญเสียกัมมันตภาพการเกิดปฏิกิริยา การทดลองของสถานวิจัย ฯได้พบว่า ตัวเร่งปฏิกิริยาในเฟสเอสเตอร์จะลดลงตามเวลาของการทำปฏิกิริยาและจะหมดไปหลังจากผ่านเวลาไปช่วงหนึ่ง โดยการหมดไปของตัวเร่งปฏิกิริยาของสารผสมไฮดรอกไซด์กับแอลกอฮอล์จะหมดไปเร็วกว่าการหมดไปของตัวเร่งปฏิกิริยาแอลคอกไซด์ แต่เราจะยังพบตัวเร่งปฏิกิริยาในเฟสกลีเซอรอลอยู่ อย่างไรก็ตาม หากปล่อยให้เวลาผ่านไปนานขึ้น เราก็จะไม่พบตัวเร่งปฏิกิริยาในเฟสกลีเซอรอลเช่นกัน เพราะน้ำที่เกิดขึ้นส่วนใหญ่ก็จะแยกมาอยู่ในเฟสกลีเซอรอลด้วย เนื่องจากมีสมบัติการมีขั้วที่เหมือนกัน ทำให้เบสที่อยู่ในเฟสกลีเซอรอลเกิดปฏิกิริยาสะพอนิฟิเคชันต่อได้อย่างช้า ๆ

          Vicente และคณะ (2004) รายงานว่ามีเพียง 3% โดยโมลของเมทิลเอสเตอร์เท่านั้น ที่แยกอยู่ในเฟสกลีเซอรอลหลังจากกระบวนการเมทาโนไลซิสกับน้ำมันเมล็ดทานตะวันโดยใช้ KOH เป็นตัวเร่งปฏิกิริยา และหากใช้ NaOH เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาจะมีเมทิลเอสเตอร์ในเฟสกลีเซอรอลอยู่มากกว่า 6% โดยโมล อย่างไรก็ตามการทดลองนี้ยังมีความเหลี่อมล้ำในปริมาณตัวเร่งปฏิกิริยาซึ่งใช้ในปริมาณ 1% โดยน้ำหนักของน้ำมันพืชเท่ากัน ซึ่งเราจะพบว่าจะมีจำนวนโมลของโพแทสเซียมน้อยกว่า ซึ่งจะให้ปริมาณสบู่ที่น้อยกว่าด้วย และปริมาณสบู่ที่น้อยกว่าจะชักจูงให้เอสเตอร์หรือกลีเซอไรด์มาอยู่ในเฟสกลีเซอรอลได้น้อยลง  

          การใช้โพแทสเซียมเป็นตัวเร่งปฏิกิริยามีข้อดีต่อสิ่งแวดล้อมในการบำบัดตัวเร่งปฏิกิริยาซึ่งหากใช้กรดฟอสฟอริกในการทำให้เป็นกลางในกลีเซอรอลดิบหรือในน้ำล้าง เราจะได้โพแทสเซียมไดไฮโดรเจนฟอสเฟต ซึ่งสามารถใช้เป็นปุ๋ยได้ ดังนั้นจึงเป็นการเพิ่มมูลค่าให้กับผลผลิตพลอยได้ของการเกิดปฏิกิริยา ในขณะที่เกลือโซเดียมที่เกิดขึ้นนั้นนับว่าเป็นของเสียที่ต้องบำบัดต่อไป อย่างไรก็ตาม ข้อได้เปรียบของ NaOH ที่ดีกว่า KOH ในมุมมองของตัวเร่งปฏิกิริยาก็คือ ปฏิกิริยาทรานส์เอสเตอริฟิเคชันที่ใช้โซเดียมไฮดรอกไซด์เป็นตัวเร่งปฏิกิริยามีแนวโน้มที่จะเสร็จบริบูรณ์ได้เร็วกว่า (Vicente และคณะ, 2004) และโซเดียมไฮดรอกไซด์มีราคาถูกกว่า

          การเตรียมตัวเร่งปฏิกิริยาด้วยการละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์หรือโพแทสเซียมไฮดรอกไซด์ในตัวทำละลายแอลกอฮอล์ควรต้องเตรียมแบบใหม่สด เพราะความชื้นในอากาศจะเพิ่มปริมาณน้ำในสารละลายแอลกอฮอล์ และทำให้การแตกตัวเป็นเมทอกไซด์ลดลงได้

          ความเข้มข้นที่เหมาะสมสำหรับตัวเร่งปฏิกิริยาที่ใช้ด่างแบบเอกพันธ์ จะแปรตามปริมาณกรดไขมันอิสระที่มีอยู่ในน้ำมัน ในกรณีที่มีกรดไขมันอิสระต่ำมาก เช่น < 0.2% อาจใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาไฮดรอกไซด์เพียง 0.3-0.4% ก็เพียงพอ แต่ในกรณีที่กรดไขมันอิสระมีค่าสูงนั้น จำเป็นต้องชดเชยด้วยการเติมตัวเร่งปฏิกิริยาให้มากขึ้น เพื่อให้เพียงพอต่อปฏิกิริยาการทำสะเทินระหว่างกรดไขมันอิสระกับเบส แล้วยังคงมีปริมาณเหลืออยู่อีกจำนวนมากพอที่จะเร่งปฏิกิริยาต่อไป แต่การเพิ่มตัวเร่งปฏิกิริยาที่มากขึ้นนั้นจะส่งผลถึงปริมาณของสบู่ที่จะเกิดขึ้นสูงตามไปด้วย โดยมีผลให้มีปริมาณเอสเตอร์หรือกลีเซอไรด์ในเฟสกลีเซอรอลมากขึ้นเกิดการสูญเสียผลได้ (yield loss) เนื่องจากสบู่จำนวนมากที่เกิดขึ้นจะกระจายไปอยู่ในเฟสกลีเซอรอลมากกว่า แม้จะคิดจากฐานปริมาณกลีเซอรอลที่เกิดในปริมาณน้ำหนักที่น้อยกว่าเอสเตอร์แล้ว ดังนั้น จึงต้องมีสมการสำหรับการคำนวณปริมาณที่เหมาะสมของตัวเร่งปฏิกิริยาแอลคาไลน์ ที่จำเป็นต้องใช้สำหรับปฏิกิริยาทรานส์เอสเตอริฟิเคชันของวัตถุดิบตั้งต้นประเภทหลากหลายคุณภาพ (multiple feedstock)

 

ผม..เอง

หมวดหมู่บันทึก: การเรียนการสอน
สัญญาอนุญาต: ซีซี: แสดงที่มา-ไม่ใช้เพื่อการค้า-อนุญาตแบบเดียวกัน Cc-by-nc-sa
สร้าง: 03 ธันวาคม 2554 21:51 แก้ไข: 03 ธันวาคม 2554 21:51 [ แจ้งไม่เหมาะสม ]
ดอกไม้
สมาชิกที่ให้กำลังใจ: Ico24 Our Shangri-La, Ico24 anni, และ Ico24 ปราณี .
สมาชิกที่ให้กำลังใจ
 
Facebook
Twitter
Google

บันทึกอื่นๆ

ความเห็น

เป็นความสมดุลระหว่าง hard side และ soft side ครับ มีหนักบ้างเบาบ้าง บันทึกที่เป็นวิชาการแบบนี้ มีประโยชน์ต่อใครอีกหลายคนที่ต้องการแหล่งเรียนรู้ อ้างอิงได้โดยผู้ที่มีประสบการณ์การทำงานโดยตรงมานาน

มีการ review งานวิจัยต่างๆ ประกอบการเขียน

บันทึกนี้(และที่ผ่านมา)จึงเป็นคุณประโยชน์ต่อการเรียนรู้ เป็นจุดเริ่มต้นของเกลียวความรู้

และที่สำคัญคือได้แหล่งเรียนรู้ที่ "ฟรี" ไม่ต้องออกเงินซื้อหนังสือแพงๆ ครับ

อิอิอิ

เราเอง

ร่วมแสดงความเห็นในหน้านี้

ชื่อ:
อีเมล:
IP แอดเดรส: 3.94.21.209
ข้อความ:  
เรียกเครื่องมือจัดการข้อความ
   
ยกเลิก หรือ