Search

The paper is focused on the influence of sodium ions in Mg-Al mixed oxides as heterogenous catalyst in the transesterification of non-edible Camelina sativa oil. The Mg-Al mixed oxides with a constant molar ratio Mg:Al (2:1) were synthesized from hydrotalcites by thermal treatment (450 °C, 3 h) and rehydrated. The novelty lays in the synthesis of the hydrotalcites with various types of anions (SO4-2, Cl-, CH3COO-, HCO3-, C2O4-2), which influence the sodium amount in materials and so its properties. The results of various characterisation methods such as ICP-OES, XRD, TPD, N-2-physisorption, FTIR were statistically evaluated, including transesterification results. The sodium was bonded predominantly in the form of sodium nitrates (nitrates were used for hydrotalcite synthesis) for all types of anions and the rehydration (i) rapidly decreased the sodium content and (ii) caused more similarity of mixed oxides with each other regardless of anion type. The sodium influenced especially acid-base properties and so the ester yield, because the sodium nitrates blocked the pores and also disturbed the TPD determination, which is also a novelty. The explanation of the influence of sodium ions enables to synthesize more stable catalyst, whose use will be environmentally beneficial., Směsné oxidy Mg-Al s konstantním molárním poměrem Mg/Al (2:1) byly syntetizovány tepelným zpracováním a rehydratovány. Byly syntetizovány hudrotalcity s různými anionty a sledován jejich vliv na množství sodíkových iontů a vlastnosti materiálů. Materiály byly charakterizovány řadou technik (ICP-OES, XRD, TPD, fyzisorpce, FTIR a testovány jako katalyzátory transesterifikace.

The Mg-Al mixed oxides are an attractive acid-base catalyst with various activity published even for the same reaction under similar conditions. The differences in the results can be caused by impurities remaining after synthesis, which is very often omitted in papers. The influence of remaining sodium impurities (from 5 to 345 mu mol/g of hydrotalcite) on the catalysed transesterification of vegetable oil was studied. The novelty consists in the detailed description of the transformation of sodium species throughout synthesis of mixed oxides: the sodium nitrates, presented in hydrotalcites, were transformed to sodium oxide (during calcination), which reacted with water (present in oil and methanol) to sodium hydroxides. During transesterification, the sodium hydroxide leached to the liquid phase and so increased the ester yield as a homogeneous catalyst. The ester content was only 19 wt.% with the catalyst containing almost no sodium ions (5 mu mol/g), but only 18 mu mol/g caused increasing of ester content to 50 wt.%. Moreover, the sodium compounds rapidly increased the catalyst activity by changing the active sites. The reusability of the catalyst was caried out and the ester content decreased to only 22% after four cycles, because the sodium leached., Vliv zbytkového obsahu sodíkových iontů (v množství 5-345 mikro-mol/g hydrotalcitu) na katalytickou aktivitu směsných oxidů byl testován pro transesterifikaci rostlinných olejů. Detailně je popsán proces transformace sodíkových částic během syntézy směsného oxidu, vliv na reakci s vodou, typ katalýzy a výtěžek.

The paper describes the properties of glycerol produced by transesterification, especially the ester content in the glycerol phase (ester losses) including the distribution of esters according to higher fatty acids. Glycerol, produced by transesterification of oil as a side product -the polar glycerol phase, is an important chemical raw material. The decreasing of ester losses is important because it (i) increases the ester yield and especially (ii) decreases the cost of glycerol purification. The transesterification of oils (rapeseed, olive, palm, sunflower and Camelina Sativa) with various distributions of fatty acids was carried out by methanol, ethanol and butanol including different transesterification stopping. The losses of ethyl and butyl esters are much higher than losses of methyl ester (approximately 2-3x). The dis-tribution of ethyl and butyl esters in the glycerol phase is the same as in the ester phase, whereas distribution of methyl ester is different and depends on the way of transesterification stopping. The reason is the different polarity of methyl esters, which depends on the type of fatty acid. The polarity increases with increasing of double bonds, i.e. the most soluble is methyl ester of linolenic acid in the glycerol phase. (c) 2021 Elsevier Ltd. All rights reserved., Práce popisuje vlastnosti glycerolu produkovaného transesterifikací, zejména z pohledu obsahu esterů v glycerolové fázi včetně distribuce esterů. Posuzovány byly ztráty esterů, jejich výtěžek a čistota glycerolu pro různé přírodní oleje zpracovávané metodou transesterifikace.

Práce se zabývá vlivem zbytkových alkálií, přítomných ve směsných oxidech, na katalytickou aktivitu v transesterifikaci rostlinného oleje. Cílem bylo stanovit obsahu sodíku a zbytkových alkálií v hydrotalcitech a popsat jejich vliv na výtěžek methylesterů. V teoretické části byl popsána transesterifikace, hydrotalcity a směsné oxidy včetně syntézy a využití. Směsné oxidy byly připraveny kalcinací hydrotalcitů, které byly promyty různým množstvím redestilované vody, a tím obsahovaly odlišné množství zbylých alkálií a sodných iontů. Pro charakterizaci materiálů byly použity různé metody. Bylo zjištěno, že sodné ionty jsou vázány ve formě dusičnanu sodného vzniklého při syntéze. Kalcinací dochází k jeho rozpadu na oxid sodný, který s vodou obsaženou v reaktantech tvoří hydroxid sodný, jenž je jako homogenní katalyzátor zodpovědný za zvýšení výtěžku methylesterů. Snížení obsahu dusíku po kalcinaci bylo prokázáno elementární analýzou. Bylo navrženo reakční schéma přeměny aniontů vázaných na sodík, od vzniku hydroxidu k uvolňování při transesterifikaci., The aim of this work is to analyse the influence of residue alkali on the mixed oxides catalytic activity in transesterification of vegetable oil. Transesterification, hydrotalcites, mixed oxides and their preparation and synthesis was described. The mixed oxides were prepared by calcination of hydrotalcites, which were washed with different amounts of redestilled water, so they contained various amounts of sodium. The prepared materials were characterized by various methods. It was proved that sodium ions form nitrates in hydrotalcites. Through calcination, sodium nitrate decomposes, and forms sodium oxide. It then reacts with water in reactants to form sodium hydroxide, which is responsible for increased ester yields (acts as a homogenenous catalyst). The decomposition of nitrates was proved by elementary analysis. The reaction scheme of transformation of anions, bonded to sodium, was suggested., Fakulta chemicko-technologická, Diplomant přednesl prezentaci diplomové práce. Doc. Ing. Martin Hájek, Ph.D. přečetl posudek vedoucího práce a oponenta. Diplomant odpověděl na připomínky oponenta uvedené v posudku a otázky členů komise: prof. Ing. Roman Bulánek, Ph.D. - Máte nějaký důkaz, že dochází k blokaci pórů nánosy dusičnanu sodného?, Jestliže je katalyzátor připraven ex situ, nedochází k jeho přeměně vlivem vzduchu a vlhkosti při přenosu do reaktoru?; doc. Pavel Čičmanec, Ph.D. - Máte důkaz pro přítomnost oxidu sodného v katalyzátoru v reaktoru?; prof. Ing. Libor Čapek, Ph.D. - Jakého typu částic je sodík v katalyzátoru? A jaký vliv má jeho forma na katalýzu?, Připouštíte souběžný průběh homogenní a heterogenní katalýzy?; prof. Ing. Jiří Málek, DrSc. - Jaká byla rychlost ohřevu v případě termogravimetrického měření?, V jaké amosféře to bylo měřeno?, Dokončená práce s úspěšnou obhajobou

Práce se zabývá zlepšením katalytických vlastností směsných oxidů, které byly připraveny z hydrotalcitů. Hydrotalcity jsou chemické sloučeniny s vrstevnatou strukturou; jejich kalcinací dochází k rozpadu této struktury a vzniku směsných oxidů. Hydrotalcity se využívají jako nosiče léčiv, při výrobě nanokompozitů a syntetizují se z nich směsné oxidy, které se používají jako katalyzátory. Při syntéze hydrotalcitů bylo do směsi přidáno různé množství aktivního uhlí, kalcinací došlo k přeměně na směsné oxidy, jejichž vlastnosti byly studovány. Pro charakterizaci materiálů byly použity následující metody: Optická emisní spektrometrie, XRD, TGA-MS a N2 - adsorpční izotermie. Cílem práce bylo zjistit jak ovlivňuje přídavek aktivního uhlí vlastnosti směsných oxidů a jejich katalytickou aktivitu transesterifikací řepkového oleje s methanolem., The aim of this work is to improve catalytic properties of mixed oxides by addition of activated coal. Hydrotalcites have typical layered structure, that is destroyed, when calcinated to form mixed oxides. Hydrotalcites are used as drug carriers, in making nanocomposites and in formation mixed oxides. Mixed oxides are used as catalysts in biofuel production or in decomposition of N2O. The certain amount of active coal was added during the synthesis of hydrotalcites, then the hydrotalcites were calcinated and converted into mixed oxides. XRD, TGA-MS, N2 - adsorptive isothermy and optical emission spectrometry were used to compare properties of synthetized mixed oxides. The target of this work was to find optimal amount of activated coal to achieve the best catalytic properties. Catalyst activity was studied in transesterification reaction of rapeseed oil and methanol., Fakulta chemicko-technologická, Student úspěšně obhájil bakalářskou práci a zodpověděl všechny otázky zkušební komise. Otázky: srovnání transesterifikace za přítomnosti katalyzátoru a bez něj, vliv přídavku methanolu na výtěžek transesterifikace, způsob oddělení esterů od zbytku reakční směsi, Dokončená práce s úspěšnou obhajobou