Methyl ester derived from coconut oil is very interesting to study since it contains free-fatty acid with chemical structure of medium carbon chain ($C_{12}-C_{14}$), so the methyl ester obtained from its part can be a biodiesel and another partially into biokerosene. The use of heterogeneous catalysts in the production of methyl ester requires severe conditions (high pressure and high temperature), while at low temperature and atmospheric conditions, yield of methyl ester is relatively very low. By using microwave irradiation trans-esterification reaction with heterogeneous catalysts, it is expected to be much faster and can give higher yields. Therefore, we studied the production of methyl ester from coconut oil using CaO catalyst assisted by microwave. Our aim was to find a kinetic model of methyl ester production through a transesterification process from coconut oil assisted by microwave using heterogeneous CaO catalyst. The experimental apparatus consisted of a batch reactor placed in a microwave oven equipped with a condenser, stirrer and temperature controllers. Batch process was conducted at atmospheric pressure with a variation of CaO catalyst concentration (0.5; 1.0; 1.5; 2.0, 2.5%) and microwave power (100, 264 and 400 W). In general, the production process of methyl esters by heterogeneous catalyst will obtain three layers, wherein the first layer is the product of methyl ester, the second layer is glycerol and the third layer is the catalyst. The experimental results show that the yield of methyl ester increases along with the increase of microwave power, catalyst concentration and reaction time. Kinetic model of methyl ester production can be represented by the following equation: $-r_{TG}=1.7{\cdot}10^6{_e}{\frac{-43.86}{RT}}C_{TG}$.
[ $3CaO{\cdot}Al_{2}O_3$ ] 클링커 제조 원료로서의 굴 패각과 정유 폐 촉매의 사용 가능성과 이들 조합물의 클링커 소성성 및 광물 생성거동을 광물상과 미구조 관찰을 중심으로 확인하였다. 굴 패각에 함유된 불순물은 클링커의 합성에 영향을 미치지 않았고 이들 조합물은 비교적 저온에서 $12CaO{\cdot}7Al_{2}O_3$를 생성한 후 다시 CaO와의 반응으로 $3CaO{\cdot}Al_{2}O_3$를 생성하므로 $1400^{\circ}C$에서의 1회 소성으로 클링커 합성이 가능하였다. 그 이상의 온도에서는 분해용융이 진행되었으며 동일한 소성 조건에서 알루미나원으로 수산화알루미늄을 사용할 경우에는 $3CaO{\cdot}Al_{2}O_3$의 생성이 완료되기 전에 용융되어 클링커의 합성이 불가능하였다.
알칼리(토)금속이 SCR(Selective Catalytic Reduction) 촉매 비활성화에 미치는영향을 미세구조, 촉매 비표면적, 기공 부피 변화, 탈질 성능 분석을 통해 규명하였다. 신촉매를 $350^{\circ}C$에서 6시간 동안 $H_3PO_4$, $K_2CO_3$, $Na_2CO_3$, $Ca(CH_3COO)_2{\cdot}H_2O$, $C_4H_6MgO_4{\cdot}4H_2O$ 수용액을 분사 시켜, 모사 피독된 SCR 촉매를 제조하였다. 피독 촉매 표면의 미세구조는 신촉매와 거의 유사한 형태를 보이지만, 비표면적과 기공 부피 변화를 신촉매와 비교하였을 때, Na < Mg < K < Ca < P 순으로 감소하는 것으로 나타났다. 특히 Na에 의해 피독된 촉매는 비표면적은 $10.20m^2/g$, 기공부피는 $0.061cm^2/g$ 정도 감소하였다. $150{\sim}450^{\circ}C$에서 신촉매 및 피독 촉매의 탈질성능을 평가한 결과, 알칼리 금속(K, Na)에 피독된 SCR 촉매가 가장 낮은 탈질효율을 보였으며, 알칼리 토금속(Ca, Mg)에 피독된 SCR 촉매는 알칼리 금속(K, Na)에 피독된 촉매에 비해 상대적으로 높은 탈질 효율을 보였으며, 인(P)에 의해 피독된 촉매는 SCR 신촉매와 거의 유사한 탈질 성능을 나타내는 것을 확인하였다. 이러한 결과는 SCR 촉매 비표면적이나 기공 부피 감소에 따른 물리적인 비활성화가 SCR 촉매 탈질 성능에 영향을 미치는 것으로 보인다.
The transesterification of rapeseed oil, soybean oil, and mixed fat were conducted at $65^{\circ}C$ with $Al_2O_3$-supported CaO, 0.8 wt% KOH, 1 wt% NaOH and mixed catalyst. The overall conversion(%) of rapeseed oil indicated to be 96% at the 12:1 molar ratio of methanol to oil, 8 wt% CaO and 2 wt% water. The pH ranges of biodiesel for mixed fat using four catalysts and for three fats using 8wt% CaO were 7.3-9.1, 7.3-7.5, respectively. The volumes of water needed to wash biodiesel from rapeseed oil using 0.8 wt% KOH and 8 wt% CaO were 15 mL and 3 mL.
This study investigated the degradation characteristics and biodegradability of phenol, refractory organic matters, by injecting MgO and CaO-known to be catalyst materials for the ozonation process-into a Dielectric Barrier Discharge (DBD) plasma. MgO and CaO were injected at 0, 0.5, 1.0, and 2 g/L, and the pH was not adjusted separately to examine the optimal injection amounts of MgO and CaO. When MgO and CaO were injected, the phenol decomposition rate was increased, and the reaction time was found to decrease by 2.1 to 2.6 times. In addition, during CaO injection, intermediate products combined with Ca2+ to cause precipitation, which increased the COD (chemical oxygen demand) removal rate by approximately 2.4 times. The biodegradability of plasma treated water increased with increase in the phenol decomposition rate and increased as the amount of the generated intermediate products increased. The biodegradability was the highest in the plasma reaction with MgO injection as compared to when the DBD plasma pH was adjusted. Thus, it was found that a DBD plasma can degrade non-biodegradable phenols and increase biodegradability.
본 연구에서는, 실제 $150000Nm^3/hr$ 규모의 연소로에서 운전된 $VO_x/TiO_2$ SCR 촉매의 활성저하 원인을 규명하고자 XRD, BET, AES ICP, $H_2$-TPR, $NH_3$-TPD 분석을 수행하였다. $TiO_2$의 상전이 및 $VO_x$의 결정화가 발생하지 않았기 때문에 열에 의한 촉매의 활성저하는 없는 것으로 나타났다. 반면, 성분 분석결과 S의 함량이 검출되지 않고 Ca이 다량 검출됨에 따라 $SO_2$에 의한 피독이 아닌 Ca에 의한 피독이 발생하였음을 확인하였으며 이러한 Ca의 피독은 $NH_3$의 흡착량을 감소시켜 반응활성을 감소시키는 것으로 나타났다.
Nyamplung (Calophyllum inophyllum Linn) is one of the most widely grown plants in Indonesia. In addition, nyamplung oil has a future competitive advantage in that it can be processed into biodiesel. However, conventional methods for transesterification of nyamplung oil have been less effective. Therefore, in this study biodiesel was produced using microwaves as one of the alternative methods that can improve the shortcomings of conventional methods. In addition, optimization of parameters such as microwave power, catalyst concentration and transesterification time was done using Box-Behnken design. The combination of microwave with CaO catalyst and treated with Box-Behnken design are considered as a new and modern method for production of biodiesel from nyamplung oil and optimizing the factors that affected the transesterification process. The results showed that factors such as microwave power of 449.29 W, concentration of catalyst of 4.86% and transesterification time of 10.07 min can produce optimal yield of biodiesel of 92.73% with reliability of 93.22%.
수소화 반응용 니켈 폐촉매를 배소하여 산화니켈을 회수한 다음, 회수한 산화니켈을 산처리하고 침전법으로 Kieselguhr에 담지 된 니켈 촉매로 재생시켰다. 폐촉매의 배소 조건이 니켈산화물의 회수에 미치는 영향을 조사하였다. 니켈 폐촉매의 재생 과정에서 $1,000^{\circ}C$의 온도에서 배소 하였을 경우에 대부분 니켈산화물로 회수할 수 있었다. 산화니켈을 산처리하여 얻은 질산니켈을 사용하여 Kieselguhr에 담지 된 니켈 촉매를 제조하였다. 이때 조촉매의 첨가, 침전 조건 및 환원 조건 등이 재생된 촉매의 식물성 오일의 수소화 반응 성능에 미치는 영향을 조사하였다. 알카리 금속인 CaO와 희토류 금속인 $Ce_2$$O_3$를 조촉매로 첨가했을 때 수소화 반응의 활성이 증가하였다.
Esterification of soybean oil with methanol was investigated. First of all, liquid-liquid equilibriums for systems of soybean oil and methanol were measured at temperatures ranging from 40 to 65$^{\circ}C$. Profiles of conversion of soybean oil with time were determined from the glycerine content in reaction mixtures for the different kinds of catalysts, such as NaOH, CaO, Ca(OH)$_2$, MgO, Mg(OH)$_2$, and Ba(OH)$_2$. The effects of dose of catalyst, cosolvent and reaction temperature on final conversion were examined. Esterification of waste vegetable oil with methanol was investigated and compared to the case of soybean oil. Solubility of methanol in soybean oil was substantially greater than that of soybean oil in methanol. When the esterification reaction of soybean oil was catalyzed by solid catalyst, final conversion was strongly dependent on the alkalinity of the solid catalyst, and increased with the alkalinity of the metal. Hydroxides from the alkali metals were more effective than oxides. When Ca(OH)$_2$ was used for the esterification catalyst, maximum value of final conversion was measured at dose of 4%. When CHCl$_3$ as a cosolvent, was added into the reaction mixture of soybean oil which catalyzed by Ba(OH)$_2$, maximum value of final conversion was appeared at dose of 3%. When waste vegetable oil was catalyzed by NaOH and solid catalysts, high final conversion, over 90%, and fast reaction rate were obtained.
불균일상 촉매를 이용한 대두유와 메탄올간의 에스테르화 반응에 대하여 조사하였다. 온도 40∼$65^{\circ}C$에서 대두유와 메탄올 혼합물 내 성분 분배를 측정하였다. NaOH, CaO, Ca(OH)$_2$, MgO, Mg(OH)$_2$, and Ba(OH)$_2$과 같은 촉매에 대하여 반응 혼합물의 글리세린 함량을 측정하였다. 측정된 글리세린 농도로부터 반응 혼합물의 전화율을 계산하였다. 촉매 투여량, 보조용매 그리고 반응온도의 최종전화율에 대한 영향을 조사하였다. 대두유에 대한 메탄올의 용해도는 메탄올에 대한 대두유의 용해도보다 월등히 컸다. 대두유의 에스테르화 반응에 불균일상 촉매를 사용한 경우 최종전화율은 불균일상 촉매의 염기도에 크게 의존하였고, 촉매 금속의 염기도 증가에 따라 증가하였다. 알칼리 금속의 수산화물이 산화물 보다 효과적이었으며, 산화물은 촉매효과를 보이지 않았다. Ca(OH)$_2$를 에스테르화 반응의 촉매로 사용한 경우, 최종전화율의 최대값이 촉매 투여량 4%일 때 측정되었다. 최종전화율과 반응속도는 온도증가에 따라 증가하였으며 5$0^{\circ}C$에서 급격한 증가를 보였다. Ba(OH)$_2$를 촉매로 사용한 경우 보조용매로 HCl$_2$를 투여하면, 투여량 3%일 때 최종전화율의 최대값이 측정되었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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