ปฏิกิริยาเอทาโนไลซีสแบบกะของปาล์มโอเลอินโดยใช้อัลตราโซนิกส์

Abstract

          งานวิจัยนี้ศึกษาปฏิกิริยาเอทาโนไลซีสแบบกะระหว่างเอทานอลกับน้ำมันปาล์มโอเลอินที่อัตราส่วนโมลเท่ากับ 6:1 มีตัวเร่งปฏิกิริยาโพแทสเซียมเอทอกไซด์ (ร้อยละ 1.55 โดยน้ำหนักของน้ำมันปาล์มโอเลอิน) ณ อุณหภูมิเริ่มต้นเท่ากับ 60 °C เพื่อสังเคราะห์เอทิลเอสเทอร์และกลีเซอรอลด้วยการใช้พลังงานคลื่นอัลตราโซนิกส์ในการกวนผสม จากการปรับขนาดแอมพลิจูดและรอบพัลส์ พบว่า ณ อัตราการใช้พลังงานต่อมวล 37.96 W/kg อุณภูมิของสารผสมจะเพิ่มขึ้นจาก 60 °C เป็น 60.30 °C, 60.50 °C, 61.00 °C และ 62.00 °C ภายหลังการกวนผสม 0.25 นาที, 0.50 นาที, 1.00 นาที และ 3.00 นาทีตามลำดับ และสามารถสังเคราะห์เอทิลเอสเทอร์มากกว่า 96.5 % ภายในเวลา 3 นาที (ใช้พลังงาน 640.58 W/kg) และ 9 นาที (ใช้พลังงาน 37.96 W/kg) จลนศาสตร์ของปฏิกิริยาเอทาโนไลซีส ในการศึกษานี้สอดคล้องกับแบบจำลองจลนพลศาสตร์อันดับหนึ่งเทียม โดยค่าคงที่อัตราการเกิดปฏิกิริยา (ซึ่งมีความสัมพันธ์เชิงเส้นกับอัตราการจ่ายพลังงานไฟฟ้าต่อมวล) มีค่าลดลงจาก 2.3664 เป็น 2.1252, 1.9857, 1.9123 และ 1.8980 นาที-1 เมื่อสัดส่วนเวลารอบในการปล่อยคลื่นลดลงจาก 1.00 เป็น 0.90, 0.70, 0.50 และ 0.30, ตามลำดับ และแบบจำลองนี้บ่งชี้ว่าอัตราปฏิกิริยาเอทาโนไลซีสจะสูงมากภายใน 1 นาทีแรกหลังจากการกระตุ้น และอัตราปฏิกิริยาจะช้าลงจนเข้าสู่ภาวะสมดุลภายในเวลา 10-15 นาที และพบว่าเวลาในการสังเคราะห์เพื่อให้ร้อยละผลได้ที่เท่ากันจะลดลง เมื่อเพิ่มอัตราการจ่ายพลังงานไฟฟ้าต่อมวล เช่น เวลาในการสังเคราะห์ลดลงจาก 9.0 นาที เป็น 5.8, 5.4 และ 3.0 นาที ณ ร้อยละผลได้เท่ากับ 91.94 เมื่อเพิ่มอัตราการจ่ายพลังงานไฟฟ้าต่อมวลจาก 37.96 W/kg เป็น 75.92, 188.22 และ 352.22 W/kg ตามลำดับ           In present work, the batch ethanolysis of an ethanal/palm olein molar ratio of 6:1, KC2H4OH as catalyst (1.55 wt.% of oil) at 60 °C synthesizing ethyl ester (POEE) and glycerol using ultrasonic irradiation was investigated. The reaction was activated by sets of various percentages of amplitude and pulse cycles. The mixture temperature, at 37.96 W/kg, was increased from 60.00 °C to 60.30 °C, 60.50 °C, 61.00 °C and 62.00 °C at 0.25, 0.50, 1.00, and 3.00 minutes, respectively. More than 96.5 % ethyl ester were produced between 3 minutes (at 640.58 W/kg) and 9 minutes (37.96 W/kg). This ethanolysis reaction followed the pseudo first-order kinetic model and the reaction rate constant was increased from 1.4036 min-1 at 20 % amplitude to 2.3664 min1 at 100 % amplitude during continuous ultrasonication. At 100 % amplitude, as decreasing the pulse cycle from 1.00 to 0.90, 0.70, 0.50 and 0.30, the reaction rate constant was decreased from 2.3664 to 2.1252, 1.9857, 1.9123 and 1.8980 min-1, respectively. The kinetic model indicated very high reaction rate within the first minute and slow down toward equilibrium within 10-15 minutes. It was found that the reaction time to synthesize the same percentage of yield would decrease as increasing the electrical energy per mass. For example, the reaction time for 91.94 % Yield was reduced from 9.0 minutes to 5.8, 5.4 and 3.0 minutes as increasing the electrical power consumption from 37.96 W/kg to 75.92, 188.22 and 352.22 W/kg, respectively.