
Bu tədqiqat dəmləndikdən sonra atılan qara çay çöküntüsünü heterogen katalizator xammalına çevirərək tullantı yemək yağından biodizel istehsalını araşdırır. Tədqiqatçılar çay tullantısını əvvəlcə sulfat turşusu ilə sulfonlaşdıraraq S.BT adlı turş xassəli material hazırlamış, daha sonra bu materialı NaOH və ya KOH ilə emal edərək müvafiq olaraq NaS.T və KS.T katalizatorlarını hazırlamışlar. Məqsəd səthdə qalan turş xarakterli kükürd/oksigen funksiyaları ilə qələvi metallarla əlaqəli aktiv sahələri eyni bərk materialda birləşdirərək həm sərbəst yağ turşularının esterifikasiyasını, həm də triqliseridlərin transesterifikasiyasını dəstəkləyə bilən təkrar istifadə edilə bilən katalizator hazırlamaqdır.
Eksperimental optimallaşdırmada hər iki katalizator üçün ən yüksək ölçülmüş biodizel məhsuldarlığı 3 çəki % katalizator, 10:1 metanol/yağ mol nisbəti, 40 °C və 45 dəqiqə şərtlərində əldə edilmişdir. NaS.T ilə məhsuldarlıq %98,7, KS.T ilə isə %97,8 olmuşdur. NaS.T-nin BET səth sahəsi 59,7 m²/g, KS.T-nin isə 47,6 m²/g ölçülmüşdür. Əvvəlki yalnız sulfonlaşdırılmış S.BT katalizatoru %97,3 çevrilmə üçün 50 °C və 70 dəqiqə tələb etdiyi halda, yeni katalizatorlar daha aşağı temperatur və daha qısa müddətdə oxşar və ya bir qədər yüksək nəticə vermişdir.
Kinetik məlumatlar araşdırılan şərtlərdə görünən şəkildə psevdobirinci dərəcəli modelə uyğun gəlmiş və hər iki katalizatorda R² dəyərləri 0,90-dan yuxarı olmuşdur. Görünən aktivləşmə enerjisi NaS.T üçün 11,71 kJ/mol, KS.T üçün 24,56 kJ/mol hesablanmışdır. Bu aşağı dəyərlər müəlliflər tərəfindən yalnız kimyəvi rabitə çevrilməsinin deyil, heterogen yağ–metanol–bərk sistemində diffuziya və kütlə ötürülməsi təsirlərinin də müşahidə olunan kinetikaya mühüm töhfə verdiyinin göstəricisi kimi şərh olunur.
Təkrar istifadə sınağında NaS.T-nin biodizel məhsuldarlığı birinci dövrdə %98,7 olduğu halda beşinci dövrdə %85,2-yə; KS.T-nin məhsuldarlığı isə %97,8-dən %81,2-yə enmişdir. Beləliklə, katalizatorlar beş istifadədən sonra funksiyalarını tam itirməsə də, nəzərəçarpan deaktivasiya baş vermişdir. İşdə bu itki səthin çirklənməsi, aktiv sahələrin qismən bloklanması və Na/K ilə əlaqəli səth növlərinin yuyulması kimi mümkün mexanizmlərlə izah olunur. Lakin istifadə olunmuş katalizatorlar üzərində yenidən XRD, FTIR, BET və ya SEM xarakterizasiyası aparılmadığı üçün deaktivasiya mexanizmi birbaşa eksperimental olaraq doğrulanmayıb.
Türkiyə baxımından iş iki ayrı tullantı axınının birlikdə dəyərləndirilməsi baxımından diqqətəlayiqdir: istifadə olunmuş çay çöküntüsü katalizator xammalına, tullantı yemək yağı isə biodizelə çevrilir. Bununla belə, nəticələrin Türkiyədə kommersiya biodizel istehsalına birbaşa tətbiqi üçün yerli tullantı yağının tərkibi, çay tullantısının dəyişkənliyi, katalizator istehsal xərci, metanolun geri qazanılması, kimyəvi maddə sərfi, tullantı su yaranması, fasiləsiz reaktor performansı, mühərrik sınaqları və həyat dövrü təsirləri ayrıca araşdırılmalıdır. İş laboratoriya miqyasında yüksək çevrilmə göstərir; sənaye iqtisadi fizibilitesini və ya tam ekoloji üstünlüyü təkbaşına sübut etmir.
Qara çay tullantısı niyə katalizator xammalı kimi istifadə edildi?
Heterogen biodizel katalizatorlarının mühüm üstünlüklərindən biri reaksiyanın sonunda maye fazadan ayrıla və təkrar istifadə edilə bilmələridir. Bununla belə, yüksək keyfiyyətli katalizator daşıyıcılarının hazırlanması xərc və enerji tələb edə bilər. Tədqiqatçılar buna görə liqnosellülozik və polifenolik quruluşa malik qara çay tullantısını aşağı qiymətli karbonlu katalizator matrisi kimi qiymətləndirmişlər.
İşdə istifadə olunan qara çay qalığı Misirin Beni-Suef bölgəsindəki yerli mənbədən götürülmüşdür. Katalizator prekursoru əvvəlcə 100 °C-də distillə olunmuş suda təkrar-təkrar qaynadılaraq həll olunan piqment və qalıqlardan təmizlənmiş, daha sonra 70 °C-də 24 saat qurudulmuş və təxminən 25–100 µm hissəcik ölçüsünə üyüdülmüşdür.
Katalizator necə hazırlandı?
Birinci mərhələdə 10 g qurudulmuş çay tozu %95 konsentrat H₂SO₄ ilə 100 °C-də 3 saat reaksiyaya daxil edilmişdir. Məhsul neytral yuma suyuna çatana qədər yuyulmuş, 70 °C-də 5 saat qurudulmuş və S.BT adlandırılmışdır.
İkinci mərhələdə ayrı-ayrılıqda 10 g S.BT nümunəsi:
- 100 mL, 5 M NaOH və ya
- 100 mL, 5 M KOH
ilə 100 °C-də, 500 rpm qarışdırma altında 5 saat emal edilmişdir. Neytrallaşdırma və qurutmadan sonra NaOH ilə modifikasiya olunmuş katalizator NaS.T, KOH ilə modifikasiya olunmuş katalizator isə KS.T adlandırılmışdır.
Sulfonlaşdırma və qələvi emal səthi necə dəyişdirdi?
XRD nəticələri xam çayın əsasən nizamsız karbonlu quruluşa malik olduğunu göstərdiyi halda sulfonlaşdırmadan sonra kükürd tərkibli növlərlə əlaqələndirilən yeni struktur xüsusiyyətləri ortaya çıxmışdır. NaOH və KOH tətbiqlərindən sonra quruluş daha nizamsız olmuş və NaS.T-də natrium sulfat, KS.T-də isə kalium sulfatla əlaqələndirilən kristal əksolunmalar müşahidə edilmişdir.
FTIR nəticələrində sulfonlaşdırmadan sonra S=O, O=S=O və C–S titrəyişləri ilə əlaqələndirilən zolaqlar yaranmışdır. Qələvi emal bu zolaqların intensivliyini və mövqelərini dəyişmiş; tədqiqatçılar bunu Na/K ilə əlaqəli sulfat və ya sulfonat səth növlərinin yaranması ilə şərh etmişlər.
Boehm titrləməsində ümumi turş funksional qrup sıxlığı:
- xam qara çayda 1,80 mmol/g,
- S.BT-də 34,60 mmol/g,
- NaS.T-də 1,32 mmol/g,
- KS.T-də 1,49 mmol/g
olaraq bildirilmişdir. Qələvi emal güclü turş funksiyaların böyük hissəsini neytrallaşdırmış və ya çevirmiş; buna baxmayaraq karboksilik, laktonik və fenolik turşu funksiyalarının bir hissəsi qorunmuşdur.
Mühüm metod sərhədi: tədqiqatçılar bu nəticələri bifunksional turşu–əsas səth davranışını dəstəkləyən sübut kimi şərh edirlər; lakin iş turş və əsas aktiv mərkəzləri birbaşa kəmiyyətləndirən NH₃-TPD və ya CO₂-TPD analizi aparmamışdır. Buna görə “bifunksionallıq” xarakterizasiya və katalitik davranışın birlikdə şərhinə əsaslanır.
Səth sahəsi necə dəyişdi?
| Material | BET səth sahəsi (m²/g) |
|---|---|
| Xam qara çay | 16,3 |
| S.BT | 28,7 |
| NaS.T | 59,7 |
| KS.T | 47,6 |
SEM görüntülərində qələvi emaldan sonra daha kobud, parçalanmış və səthində yığılmış strukturlar olan morfologiya görünür. NaS.T-nin daha yüksək səth sahəsi tədqiqatçıların NaS.T-nin ümumi katalitik məhsuldarlığının KS.T-dən bir qədər yüksək olmasına dair izahlarından biridir.
Tullantı yemək yağı necə biodizelə çevrildi?
Tullantı yemək yağı əsasən istifadə olunmuş günəbaxan yağından ibarətdir. Yağ yerli restoranlardan toplanmış, bərk qida qalıqları süzülmüş və suyu uzaqlaşdırmaq üçün qızdırılmışdır. Mənbə yağın C18 doymamış yağ turşuları ilə zəngin olduğunu və xüsusilə linoleik və oleik turşuların üstünlük təşkil etdiyini bildirir; ətraflı yağ turşusu faizləri Supplementary Table S1-ə buraxılmışdır.
Transesterifikasiya təcrübələri geri soyuduculu borosilikat şüşə reaktorda aparılmışdır. Hər təcrübədə əvvəlcədən emal olunmuş 40 mL tullantı yağı, müəyyən edilmiş katalizator miqdarı və metanol ilə reaksiyaya salınmışdır.
Araşdırılan dəyişən aralıqları belədir:
| Dəyişən | Aşağı səviyyə | Orta səviyyə | Yuxarı səviyyə |
|---|---|---|---|
| Reaksiya müddəti | 15 dəq | 30 dəq | 45 dəq |
| Temperatur | 20 °C | 30 °C | 40 °C |
| Katalizator yükü | %1 | %2 | %3 |
| Metanol/yağ mol nisbəti | 5:1 | 7,5:1 | 10:1 |
Reaksiya sonunda bərk katalizator süzülmüş, maye qarışıq 24 saat ayırma hunisində saxlanmış, üst biodizel fazası götürülmüş və qalıq metanol 70 °C-də 240 dəqiqə qurutma ilə uzaqlaşdırılmışdır. FAME tərkibi və çevrilmə qiymətləndirilməsi Agilent 7890A qaz xromatoqrafından istifadə etməklə aparılmışdır.
Mənbə biodizel məhsuldarlığını:
\[ Y(\%)= \frac{ m_{\mathrm{biodiesel}}\times C_{\mathrm{FAME}} }{ m_{\mathrm{WCO}} } \times 100 \]
şəklində hesablayır. Burada \(C_{\mathrm{FAME}}\) istehsal olunan biodizelin FAME fraksiyasıdır.
Ən yüksək eksperimental biodizel məhsuldarlığı nə idi?
Eksperimental olaraq ən yüksək nəticə hər iki katalizatorda eyni iş şəraitində əldə edilmişdir:
- Temperatur: 40 °C
- Müddət: 45 dəqiqə
- Katalizator: %3 çəki
- Metanol/yağ: 10:1 mol/mol
| Katalizator | Eksperimental maksimum biodizel məhsuldarlığı |
|---|---|
| NaS.T | %98,7 |
| KS.T | %97,8 |
Daha əvvəl eyni tədqiqat xəttində istifadə olunan yalnız sulfonlaşdırılmış S.BT katalizatoru %97,3 çevrilmə üçün 50 °C, 70 dəqiqə, %3 katalizator və 10:1 metanol/yağ nisbəti tələb etmişdir. Buna görə mövcud qələvi modifikasiyanın əsas üstünlüyü yalnız təxminən bir faiz-bəndlik məhsuldarlıq fərqi deyil, yüksək çevrilməyə daha aşağı temperaturda və daha qısa müddətdə çatılmasıdır.
RSM modeli nə qədər yaxşı işlədi?
İşdə dörd dəyişən üçün Central Composite Rotatable Design və ikinci dərəcəli Response Surface Methodology modeli tətbiq edilmiş, hər katalizator üçün 25 təcrübə aparılmışdır.
| Model metrikası | KS.T | NaS.T |
|---|---|---|
| R² | 0,9792 | 0,9441 |
| Düzəldilmiş R² | 0,9501 | 0,9057 |
| Proqnozlaşdırılmış R² | 0,8213 | 0,7824 |
| Adeq Precision | 22,433 | 18,663 |
Modelin təklif etdiyi ən yüksək NaS.T həlli %99,60 biodizel məhsuldarlığı proqnozlaşdırır. Bu şərtlər təxminən 38,92 °C, 44,46 dəqiqə, %2,87 katalizator və 5,11:1 metanol/yağ nisbətidir.
%99,60 dəyəri eksperimental olaraq ölçülmüş maksimum deyil. RSM modelinin proqnozlaşdırdığı optimum dəyərdir. Birbaşa eksperimental maksimum %98,7-dir. Bu iki rəqəm bir-birindən ayrılmalıdır.
Temperatur və reaksiya müddəti necə təsir etdi?
Ümumi tendensiya müddət və temperaturun birlikdə artması ilə biodizel məhsuldarlığının yüksəlməsidir. Tədqiqatçılar bunu yağın özlülüyünün azalması, metanol–yağ təmasının artması, diffuziyanın sürətlənməsi və katalitik səthdə daha tez-tez effektiv toqquşmaların baş verməsi ilə izah edirlər.
Bununla belə, mənbə lazımsız uzun reaksiyaların geri dönən reaksiyalar, FAME hidrolizi və ya sərbəst yağ turşularının yaranması kimi təsirlərlə məhsul keyfiyyətini azalda biləcəyinə diqqət çəkir.
Metanol miqdarı niyə 3:1-dən yüksək saxlanıldı?
Triqliseridin üç FAME molekuluna çevrilməsi üçün nəzəri stexiometrik nisbət 3 mol metanol / 1 mol triqliseriddir. Lakin transesterifikasiya geri dönən olduğuna görə artıq metanol tarazlığı məhsul istiqamətinə çəkə bilər.
İşdə nisbət 5:1–10:1 aralığında araşdırılmışdır. Metanol miqdarı artdıqda ümumiyyətlə biodizel məhsuldarlığı yüksəlmişdir. Bununla belə, həddindən artıq metanolun qliserolu biodizel fazasında daha çox həll edə və faza ayrılmasını çətinləşdirə biləcəyi də qeyd olunur.
Katalizatorun təklif olunan iş mexanizmi nədir?
Mənbəyə görə reaksiya üç əsas triqliserid çevrilməsindən ibarətdir:
\[ TG + CH_3OH \rightleftharpoons DG + FAME \]
\[ DG + CH_3OH \rightleftharpoons MG + FAME \]
\[ MG + CH_3OH \rightleftharpoons GL + FAME \]
Ümumilikdə:
\[ TG+3CH_3OH \rightleftharpoons GL+3FAME \]
Təklif olunan bifunksional mexanizmdə qələvi ilə əlaqəli səth bölgələri metanolun aktivləşdirilməsini və metoksi tipli nukleofil növlərin yaranmasını dəstəkləyir. Bu növlər triqliseridin karbonil karbonuna hücum edərək FAME yaradır.
Səthdə qalan sulfon turşusu və oksigenli turş qrupların isə karbonil qütbləşməsinə və tullantı yağdakı sərbəst yağ turşularının esterifikasiyasına töhfə verə biləcəyi irəli sürülür:
\[ RCOOH+CH_3OH \rightleftharpoons RCOOCH_3+H_2O \]
Bu mexanizm təklif olunan səth reaksiya sxemidir. İş reaksiya ara məhsullarını in-situ spektroskopiya ilə birbaşa müşahidə etməyib.
Kinetik model nə göstərdi?
Kinetik təcrübələr %3 katalizator yükü və 10:1 metanol/yağ nisbətində 20, 30 və 40 °C-də aparılmışdır. Metanol böyük artıqlıqda olduğuna görə konsentrasiyası təxminən sabit qəbul edilmiş və görünən kinetika:
\[ -\ln(1-X)=k_{\mathrm{app}}t \]
şəklindəki psevdobirinci dərəcəli modelə uyğunlaşdırılmışdır.
| Katalizator | Temperatur | kapp (min⁻¹) | R² |
|---|---|---|---|
| KS.T | 20 °C | 0,03154 | 0,92 |
| KS.T | 30 °C | 0,04195 | 0,91 |
| KS.T | 40 °C | 0,06011 | 0,93 |
| NaS.T | 20 °C | 0,04305 | 0,95 |
| NaS.T | 30 °C | 0,05137 | 0,93 |
| NaS.T | 40 °C | 0,05850 | 0,90 |
40 °C-də KS.T-nin görünən sürət sabiti NaS.T-dən təxminən %2,7 daha yüksəkdir. Buna baxmayaraq NaS.T-nin son biodizel məhsuldarlığı daha yüksəkdir. Mənbə bunu səth sahəsi, aktiv sahələrin əlçatanlığı, adsorbsiya/desorbsiya davranışı və enerji baryeri kimi bir neçə təsirin birlikdə müəyyənedici olması ilə izah edir.
Aktivləşmə enerjiləri nə deməkdir?
Arrhenius analizində:
| Parametr | NaS.T | KS.T |
|---|---|---|
| Görünən aktivləşmə enerjisi Ea | 11,71 kJ/mol | 24,56 kJ/mol |
| Pre-eksponensial faktor A | 106,5 min⁻¹ | 741,5 min⁻¹ |
NaS.T çox daha aşağı görünən enerji baryerinə malik olduğu halda KS.T-nin pre-eksponensial faktoru daha yüksəkdir. Lakin bunlar saf kimyəvi reaksiya sabitləri kimi qəbul edilməməlidir. Yağ, metanol və bərk katalizatorun heterogen quruluşu səbəbindən qarışdırma, faza təması, diffuziya, adsorbsiya və desorbsiya təsirləri ölçülən görünən kinetikaya daxildir.
Termodinamik aktivləşmə parametrləri nə göstərdi?
| Parametr | NaS.T | KS.T |
|---|---|---|
| ΔH* | 15,01 kJ/mol | 22,04 kJ/mol |
| ΔS* | −41,9 J/mol·K | −25,81 J/mol·K |
Müsbət ΔH* dəyərləri keçid halının yaranması üçün enerji tələb olunduğunu, mənfi ΔS* isə aktivləşmiş kompleksin başlanğıc sistemə nisbətən daha nizamlı olduğunu göstərir.
Aktivləşmə Gibbs sərbəst enerjiləri temperaturdan asılı olaraq:
- NaS.T: 27,29–28,13 kJ/mol
- KS.T: 29,61–30,12 kJ/mol
aralığındadır.
Elmi şərh xəbərdarlığı: burada hesablanan ΔG* reaksiyanın ümumi Gibbs sərbəst enerji dəyişməsi deyil. Müsbət ΔG* yalnız keçid halına çatmaq üçün aktivləşmə baryerinin olduğunu ifadə edir. Bu rəqəmlərdən ümumi biodizel yaranma reaksiyasının “öz-özünə baş verən” və ya “öz-özünə baş verməyən” olduğu nəticəsi çıxarıla bilməz.
Beş istifadədən sonra katalizator hansı vəziyyətdə qaldı?
Hər dövrdən sonra katalizator süzülmüş, distillə olunmuş su ilə yuyulmuş və 60 °C-də 10 saat qurudularaq yenidən istifadə edilmişdir.
Beşinci dövrün sonunda başlanğıc aktivliyinin NaS.T üçün %86,3-ü, KS.T üçün %83,0-ı qorunmuşdur. NaS.T təkrar istifadə baxımından da bir qədər daha yaxşı nəticə vermişdir.
Lakin iş istifadə olunmuş katalizatorlara dövrlərdən sonra XRD, FTIR, BET və ya SEM analizi tətbiq etməmişdir. Buna görə aktiv mərkəz itkisi, səth tıxanması və ya Na/K növlərinin uzaqlaşması kimi deaktivasiya izahları mümkün mexanizmlərdir; birbaşa xarakterizasiya ilə sübut olunmayıb.
İstehsal olunan biodizelin yanacaq xüsusiyyətləri necə idi?
| Xüsusiyyət | KS.T ilə istehsal olunan biodizel | NaS.T ilə istehsal olunan biodizel |
|---|---|---|
| Kinematik özlülük | 3,56 mm²/s | 3,51 mm²/s |
| Sıxlıq | 0,868 g/cm³ | 0,874 g/cm³ |
| Buludlanma nöqtəsi | 3,85 °C | 3,40 °C |
| Axma nöqtəsi | 3,40 °C | 2,80 °C |
| Alışma nöqtəsi | 155,8 °C | 158,6 °C |
| Setan sayı | 65,9 | 66,7 |
| Nəmlik | %0,038 | %0,034 |
| İstilik dəyəri | 40,9 MJ/kg | 41,2 MJ/kg |
| Turşu dəyəri | 0,258 mg KOH/g | 0,221 mg KOH/g |
Mənbə bu dəyərləri ASTM D6751 və EN 14214 ilə müqayisə edərək əsas yanacaq xüsusiyyətlərinin göstərilən sərhədlər daxilində olduğunu bildirir. Bununla belə, iş mühərrik üzərində yanma, emissiya, injektor davamlılığı və ya uzunmüddətli saxlanma sınağı aparmayıb.
İşin dəstəklədiyi nəticələr
- Qara çay tullantısı sulfonlaşdırma və ardınca NaOH/KOH emalı ilə təkrar istifadə edilə bilən heterogen katalizatorlara çevrilə bilmişdir.
- NaS.T-nin BET səth sahəsi 59,7 m²/g, KS.T-nin isə 47,6 m²/g olmuşdur.
- Tullantı yemək yağından eksperimental biodizel məhsuldarlığı NaS.T ilə %98,7, KS.T ilə %97,8-ə çatmışdır.
- Bu nəticələr 40 °C, 45 dəqiqə, %3 katalizator və 10:1 metanol/yağ nisbətində əldə olunmuşdur.
- NaS.T və KS.T əvvəlki S.BT sisteminə nisbətən daha aşağı temperaturda və daha qısa müddətdə yüksək çevrilmə təmin etmişdir.
- Görünən kinetika araşdırılan şərtlərdə psevdobirinci dərəcəli modelə yaxşı uyğunluq göstərmişdir.
- NaS.T-nin görünən aktivləşmə enerjisi KS.T-dən aşağı olmuşdur.
- Hər iki katalizator beş istifadədən sonra da əhəmiyyətli aktivlik saxlamışdır.
İşin sübut etmədiyi və ya birbaşa doğrulamadığı nəticələr
- İş sənaye miqyasında fasiləsiz biodizel istehsal qurğusu göstərmir.
- %99,60 məhsuldarlıq eksperimental maksimum deyil, RSM model proqnozudur.
- Aşağı görünən aktivləşmə enerjiləri yalnız saf kimyəvi reaksiya baryeri kimi şərh edilə bilməz.
- Bifunksional turşu–əsas sahələr birbaşa NH₃-TPD/CO₂-TPD ilə kəmiyyətləndirilməyib.
- Beş dövrdəki deaktivasiya fiziki səbəbi istifadə olunmuş katalizator xarakterizasiyası ilə doğrulanmayıb.
- Katalizator xərcində təxmin edilən %70 azalma əhatəli qurğu səviyyəli texnoiqtisadi analiz nəticəsi deyil.
- Ümumi biodizel istehsal xərcində %4–7 azalma təxmini sənaye demonstrasiyası ilə doğrulanmayıb.
- Həyat dövrü analizi aparılmayıb.
- İstehsal olunan yanacaq real dizel mühərrikində performans və ya emissiya sınağına məruz qalmayıb.
- Müsbət ΔG* dəyərləri ümumi transesterifikasiya reaksiyasının öz-özünə başverməsinin göstəricisi deyil.
Tədqiqatın Metodu və Nəticələri
Tədqiqat dizaynının xülasəsi
| Mərhələ | Tətbiq olunan üsul | Əsas məqsəd |
|---|---|---|
| Xammal hazırlığı | Yuma, qurutma və 25–100 µm üyütmə | Çay tullantısını katalizator prekursoruna hazırlamaq |
| Sulfonlaşdırma | H₂SO₄, 100 °C, 3 saat | Turş S.BT səthi yaratmaq |
| Qələvi modifikasiya | 5 M NaOH və ya KOH, 100 °C, 5 saat | NaS.T və KS.T yaratmaq |
| Struktur xarakterizasiya | XRD | Kristal faza və struktur dəyişikliyini araşdırmaq |
| Funksional qrup analizi | FTIR + Boehm titrləməsi | Kükürdlü/oksigenli funksiyaları və turşuluğu qiymətləndirmək |
| Səth sahəsi | N₂ adsorbsiyası / BET | Əlçatan səth sahəsini ölçmək |
| Morfologiya | SEM | Səth kobudluğu və parçalanmanı araşdırmaq |
| Biodizel təcrübəsi | Geri soyuduculu batch reaktor | WCO transesterifikasiyası |
| Məhsul analizi | Agilent 7890A GC | FAME tərkibini müəyyən etmək |
| Optimallaşdırma | CCRD + RSM, Design-Expert 6.0.5 | Dörd proses dəyişəninin birgə təsirini modelləşdirmək |
| Kinetika | Psevdobirinci dərəcə + Arrhenius | Görünən sürət sabiti və aktivləşmə enerjisini müəyyən etmək |
| Aktivləşmə termodinamikası | Eyring–Polanyi | ΔH*, ΔS* və ΔG* hesablamaq |
| Təkrar istifadə | 5 ardıcıl dövr | Katalizator aktivlik itkisini ölçmək |
NaS.T və KS.T-nin birbaşa müqayisəsi
| Ölçü | NaS.T | KS.T |
|---|---|---|
| BET səth sahəsi | 59,7 m²/g | 47,6 m²/g |
| Ümumi qalan turş qrup sıxlığı | 1,32 mmol/g | 1,49 mmol/g |
| Eksperimental maksimum biodizel məhsuldarlığı | %98,7 | %97,8 |
| RSM R² | 0,9441 | 0,9792 |
| Görünən aktivləşmə enerjisi | 11,71 kJ/mol | 24,56 kJ/mol |
| Aktivləşmə entalpiyası | 15,01 kJ/mol | 22,04 kJ/mol |
| Aktivləşmə entropiyası | −41,9 J/mol·K | −25,81 J/mol·K |
| ΔG* @ 20 °C | 27,29 kJ/mol | 29,61 kJ/mol |
| ΔG* @ 40 °C | 28,13 kJ/mol | 30,12 kJ/mol |
| 5-ci dövr biodizel məhsuldarlığı | %85,2 | %81,2 |
Ümumilikdə NaS.T KS.T-dən daha yüksək səth sahəsi, bir qədər yüksək eksperimental son məhsuldarlıq, daha aşağı görünən enerji baryeri və beşinci dövrdə daha yüksək aktivlik saxlanması göstərmişdir.
Statistik modelin şərh sərhədi
RSM modeli araşdırılan təcrübə aralığı daxilində yüksək uyğunluq göstərir; lakin model proqnozları təcrübə sahəsinin xaricinə ümumiləşdirilməməlidir. Xüsusilə %99,60-lıq NaS.T proqnozu real eksperimental doğrulama aparılmadan dəqiq istehsal məhsuldarlığı kimi qəbul edilə bilməz.
Kinetik nəticələrin şərh sərhədi
İşin öz ifadəsi ilə \(k_{\mathrm{app}}\) və Ea “apparent”, yəni görünən parametrlərdir. Reaktor daxilində yağ–metanol faza təması, qarışdırma, katalizator hissəciyinə diffuziya, səth adsorbsiyası və məhsul desorbsiyası ölçülən dəyərlərə təsir göstərə bilər. Buna görə dəyərlər intrinsik aktiv mərkəz kinetikası kimi qiymətləndirilməməlidir.
Təkrar istifadə analizinin şərh sərhədi
Beş dövr katalizatorun təkrar istifadə edilə bildiyini göstərir; lakin sənaye ömrü barədə nəticə vermək üçün beş dövr kifayət deyil. Həmçinin istifadə olunmuş katalizatorun səth sahəsi, kimyəvi funksiyaları və Na/K sızması ölçülmədiyi üçün real deaktivasiya yolu qeyri-müəyyən qalır.
Mənbə və Metod Qeydi
Tam orijinal başlıq:Upcycling black tea waste into a bifunctional catalyst for efficient biodiesel production from waste cooking oil with kinetic and thermodynamic insights.
Müəlliflər, mənbədəki sıra ilə: May N. Bin Jumah; Amna M. Farhan; Ahmed A. Allam; Mostafa R. Abukhadra; Stefano Bellucci.
Məsul müəlliflər: Mostafa R. Abukhadra və Stefano Bellucci.
Qurumlar: Department of Biology, College of Science, Princess Nourah bint Abdulrahman University, Riyadh, Saudi Arabia; Department of Chemistry, Faculty of Science, Beni-Suef University, Egypt; Department of Biology, College of Science, Imam Mohammad Ibn Saud Islamic University, Riyadh, Saudi Arabia; Geosciences Department, College of Science, United Arab Emirates University, Al Ain, United Arab Emirates; Qi S.r.l., Pomezia, Italy; Universidad Ecotec, Samborondón, Ecuador; Nano Research Laboratory, Excellent Center, Baku State University, Baku, Azerbaijan.
Mənbə növü və nəşr statusu: Yüklənmiş mənbə Scientific Reports tərəfindən qəbul edilmiş, nəşriyyatın erkən giriş üçün təqdim etdiyi redaktə edilməmiş Article in Press versiyasıdır. Mənbə üzərində “unedited version” xəbərdarlığı var və final nəşrdən əvvəl redaksiya dəyişikliklərinin edilə biləcəyi açıq şəkildə göstərilir.
Resenziya statusu: İş qəbul edilmiş Scientific Reports tədqiqat məqaləsidir. Qəbul tarixi 23 iyun 2026-dır.
Alınma tarixi: 3 aprel 2025.
Onlayn nəşr tarixi: 1 iyul 2026.
Jurnal:Scientific Reports.
Nəşriyyat: Springer Nature.
DOI: 10.1038/s41598-026-59700-7.
Rəsmi keçid:https://doi.org/10.1038/s41598-026-59700-7.
Lisenziya: Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International — CC BY-NC-ND 4.0. Lisenziya müəyyən şərtlərlə qeyri-kommersiya paylaşımına imkan verir, lakin məqalədən uyğunlaşdırılmış materialın paylaşılmasına icazə vermir. Buna görə Verianla məzmununda orijinal mənbə şəkilləri dəyişdirilərək təkrar istifadə edilməyib, məlumatlar mətn və orijinal HTML cədvəlləri ilə izah olunub.
Maliyyələşdirmə: İş qismən Princess Nourah bint Abdulrahman University Researchers Supporting Project PNURSP2026R737 tərəfindən dəstəklənmişdir. Həmçinin İtaliya Universitetlər və Tədqiqat Nazirliyinin FISA 2023 proqramı çərçivəsində FISA-2023-00229 “Advanced Composite nanomaterials for WAter Management” layihəsindən dəstək bildirilib.
Maraqlar toqquşması: Müəlliflər maraqlar toqquşması olmadığını bəyan edirlər.
Məlumatların əlçatanlığı: Məlumatların əsaslandırılmış sorğu əsasında məsul müəllifdən təqdim ediləcəyi qeyd olunur.
Süni intellekt istifadəsi bəyanatı: Müəlliflər məqalənin hazırlanması zamanı dil redaktəsi və sxematik şəkillərin yaxşılaşdırılması üçün süni intellekt alətlərindən istifadə etdiklərini; bütün çıxışları yoxladıqlarını və son məzmuna görə məsuliyyət daşıdıqlarını bildirirlər.
Əvvəlki işlə əlaqə: Tədqiqat qrupu daha əvvəl qara çay tullantısını yalnız sulfonlaşdıraraq S.BT adlı heterogen turş katalizator hazırlamışdır. Mövcud işin yeniliyi S.BT-ni NaOH və ya KOH ilə ikinci dəfə modifikasiya edərək NaS.T və KS.T strukturlarına çevirmək və onları daha aşağı temperatur/daha qısa reaksiya müddətində sınaqdan keçirməkdir.
Əlavə material sərhədi: Tullantı yemək yağının ətraflı yağ turşusu tərkibi Supplementary Table S1-ə yönləndirilmişdir. Yüklənmiş əsas mənbədə bu cədvəlin detallı faizləri olmadığı üçün Verianla mətninə mənbədə görünməyən nisbətlər əlavə edilməyib.
Bifunksionallıq xəbərdarlığı: NaS.T və KS.T-nin turşu–əsas bifunksional quruluşu XRD, FTIR, Boehm titrləməsi, BET, SEM və katalitik davranışın birgə şərhinə əsaslanır. Birbaşa NH₃-TPD və ya CO₂-TPD analizi aparılmayıb.
Termodinamik xəbərdarlıq: Mənbə xülasəsində ΔG* dəyərləri “feasibility and spontaneity” ilə əlaqələndirilsə də, ətraflı metod və nəticə bölməsi düzgün şəkildə ΔG*-nin aktivləşmə Gibbs sərbəst enerjisi olduğunu izah edir. Müsbət ΔG* yalnız keçid halına çatmaq üçün enerji baryeri olduğunu göstərir; ümumi reaksiyanın termodinamik öz-özünə başverməsini müəyyən etmir.
İqtisadi şərh sərhədi: Qara çay tullantısının sıfır qiymətli prekursor qəbul edilməsi ilə katalizator hazırlanma xərcinin ənənəvi oksid əsaslı heterogen katalizatorlardan ən az %70 aşağı və ümumi biodizel istehsal xərcinin təxminən %4–7 azala biləcəyi təxmin edilir. Lakin iş ətraflı texnoiqtisadi analiz, pilot miqyaslı xərc hesabı və ya həyat dövrü analizi aparmayıb.
Elmi məzmun sərhədi: Bu Verianla məqaləsindəki eksperimental prosedurlar, tənliklər, katalizator xüsusiyyətləri, RSM nəticələri, kinetik və termodinamik dəyərlər, təkrar istifadə nəticələri və yanacaq xüsusiyyətləri yalnız araşdırılan işə əsaslanır. Xarici doğrulama yalnız biblioqrafik kimlik, DOI və nəşr statusu üçün istifadə edilmişdir.

Şərh yazın
E-poçt ünvanınız yayımlanmayacaq. Məcburi sahələr * ilə işarələnib