Кинетика и катализ, 2022, T. 63, № 6, стр. 772-773

Для приготовления гетерогенного катализатора синхронных реакций этерификации и переэтерификации отработанного кулинарного масла фосфорно-вольфрамовую кислоту (ФВК) и K⁺ наносили на кремнезем. Структуру катализатора исследовали с помощью рентгеноструктурного анализа порошков. Состав и степень окисления элементов анализировали методом рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии, а морфологию поверхности изучали с использованием просвечивающей электронной микроскопии высокого разрешения. Наличие как кислотных, так и основных центров на поверхности катализатора определяли методом температурно-программируемой десорбции. Предполагалось, что фосфорно-вольфрамовая кислота способна обеспечить этерификацию, в то время как оксид калия может быть ответственен за активность катализатора в переэтерификации. Для оптимизации выхода биодизеля протестировано влияние различных параметров реакции. При содержании катализатора 10 мас. % (по отношению к маслу), молярном отношении метанола к маслу 12 : 1 и температуре реакции 65°С получен выход метилового эфира жирной кислоты 98% при продолжительности реакции 3 ч. Катализатор извлекали из реакционной смеси центрифугированием и затем испытывали в 6-ти последовательных опытах. Найдено, что концентрация металла в реакционной смеси составляет менее 2 м. д., что подтверждает стабильность катализатора. Обнаружено, что катализатор эффективен даже в присутствии высокого содержания свободных жирных кислот (до 8.8 мас. %) и влаги (до 4 мас. %), что говорит о его пригодности для производства биодизеля даже из низкокачественных растительных масел. Кинетическое моделирование показало, что реакция отработанного масла в присутствии приготовленного катализатора относится к кинетическим реакциям первого порядка и зависит от температуры. По уравнению Аррениуса вычислены энергия активации и частотный фактор (33.7 кДж/моль и 26.0 с^–1 соответственно). Приготовленное биодизельное топливо соответствует параметрам, предусмотренным стандартом EN 14214.