Ин таҳқиқот бо истифода аз садафҳои партовии моллюскаи хунӣ (Anadara granosa) ҳамчун манбаи калсий катализатори сахти асосии таркибии CaO-BaO таҳия карда, онро дар истеҳсоли биодизел аз равғани нахл арзёбӣ кардааст. Маҳлули калсийи аз садафҳо ҳосилшуда бо хлориди барий омехта гардида, бо гидроксиди натрий ҳамтаҳшинкунӣ анҷом дода шуд ва ҷисми сахти ҳосилшуда дар 900 °C дар давоми се соат дар шароити атмосфера калсинатсия гардид. Муҳаққиқон қайд мекунанд, ки иловаи барий марказҳои асосиро дар сатҳи CaO зиёд карда, асоснокии умумии гузоришшударо дар таносуби таркибии 1:1 то сатҳи 256 mmol/g боло бурдааст.

Истеҳсоли биодизел дар ду марҳила анҷом дода шудааст. Аввал барои кам кардани кислотаҳои равғании озод дар равғани нахл эстерификатсияи бо кислотаи сулфат катализшуда татбиқ гардида, сипас бо истифода аз метанол ва катализатори CaO-BaO трансэстерификатсия анҷом дода шуд. Реаксия дар 65 °C 1,5 соат давом кард; таносуби молии метанол/равған 9:1 собит нигоҳ дошта шуд. Таносуби таркиби катализатор ва боркунии катализатор бо Усули Сатҳи Ҷавоб дар асоси Face-Centered Central Composite Design моделсозӣ гардид.

Модел баландтарин ҳосили биодизелро дар таносуби молии 1:1 BaO:CaO ва боркунии катализатор ба андозаи 2,5 фоиз нисбат ба массаи равған пешбинӣ кард. Пешгӯии математикӣ 97,68 фоиз ва ҳосили воқеии массавии дар таҷрибаи тасдиқӣ ченшуда 98,0 фоиз гузориш шудааст. Зичии маҳсулоти оптимизатсияшуда 860 kg/m³, часпакии кинематикии он дар 40 °C 5,36 mm²/s, адади ҳосилшудаи сетан зиёда аз 62,5 ва ҳиссаи умумии FAME, ки бо GC-MS ҳисоб шудааст, 99,47 фоиз мебошад.

Бо вуҷуди ин, ҳосили баланд маънои онро надорад, ки ҳамаи мушкилоти техникии катализатор ҳал шудаанд. Арзёбиҳои XRD ва SEM-EDX, махсусан дар яке аз таркибҳои мобайнӣ бо таносуби 1:0,4, ба синтершавии шадиди гармӣ ва эҳтимоли дар массаи CaO баста мондани фазаҳои фаъоли дорои барий ишора мекунанд. Муҳаққиқон ин вайроншавиро бо калсинатсияи атмосферавӣ дар 900 °C, таъсири флюскунандаи хлориди боқимонда ва ташаккул наёфтани қабатҳои мобайнии муҳофизатии карбонӣ шарҳ медиҳанд. Аммо шусташавии барий мустақим чен нашудааст ва кори такрории катализатор бо даврҳои таҷрибавӣ санҷида нашудааст.

Аз нуқтаи назари Туркия, ин таҳқиқот ҳамчун намунаи муфиди усул барои табдил додани партовҳои коркарди маҳсулоти баҳрӣ ба катализаторҳои дорои арзиши иловагӣ, истеҳсоли биодизел бо катализаторҳои сахт ва оптимизатсияи оморӣ, ки шумораи таҷрибаҳоро кам мекунад, арзишманд аст. Барои татбиқи монанд дар Туркия таркиби минералии намудҳои маҳаллии садаф, миқдори кислотаҳои равғании озоди равғани растанӣ ё партовӣ, стандартҳои маҳаллии сӯзишворӣ, сатҳи боқимондаи барий дар маҳсулот, барқарорсозии катализатор ва миқёспазирии иқтисодӣ бояд алоҳида таҳқиқ шаванд. Таҳқиқот худ аз худ исбот намекунад, ки ин катализатор дар миқёси саноатӣ бехатар, такроран истифодашаванда ё аз ҷиҳати тиҷоратӣ иқтисодӣ аст.

Ҳадафи асосии таҳқиқот чист?

Ҳадафи таҳқиқот омода кардани катализатори гетерогенӣ мебошад, ки бо якҷо кардани оксиди калсийи аз садафи партовии моллюскаи хунӣ гирифташуда бо оксиди барий, ки асоси қавитар аст, дар табдил додани равғани нахл ба биодизел фаъолияти баланд нишон диҳад. Ҳадафи дуюм ба таври оморӣ моделсозӣ кардани таъсири таркиби катализатор ва миқдори умумии катализатори истифодашуда ба ҳосили биодизел ва муайян кардани шароити беҳтарини корӣ мебошад.

Таҳқиқот се соҳаи тадқиқотиро дар як тарҳи таҷрибавӣ муттаҳид мекунад:

• Арзёбии партови садафи баҳрӣ ҳамчун манбаи калсий
• Тағйир додани CaO бо BaO аз ҷиҳати химиявӣ ва сохторӣ
• Оптимизатсияи шароити трансэстерификатсия бо Усули Сатҳи Ҷавоб

Чаро садафи моллюскаи хунӣ истифода шудааст?

Садафҳои моллюскаи хунӣ партовҳои биогенӣ мебошанд, ки асосан аз карбонати калсий иборатанд. Дар таҳқиқот натиҷаи таҳлили XRF-и хокаи садаф миқдори калсийро бо эквиваленти CaO 98,45 фоиз гузориш кардааст. Ин ба маънои он нест, ки дар садафи коркарднашуда мустақиман 98,45 фоиз CaO-и озод мавҷуд аст; дар натиҷаҳои XRF таркиби элементӣ аксаран дар шакли эквиваленти оксид гузориш мешавад. Пешгузаштаи асосии химиявии маводи садаф дар матн ҳамчун CaCO₃ муайян шудааст.

Таҷзияи карбонати табиӣ дар ҳарорати баланд одатан тавассути раванди зерин ба ташаккули CaO меорад:

\[ \mathrm{CaCO_3 \rightarrow CaO + CO_2} \]

Муҳаққиқон бар онанд, ки хориҷ шудани гази карбон метавонад сӯрохҳо ва нуқсонҳои кристаллӣ ба вуҷуд оварад ва ба ин васила марказҳои фаъоли асосие, ки молекулаҳои равған ба онҳо дастрасӣ доранд, зиёд шаванд. Аммо дар таҳқиқот масоҳати махсуси сатҳ ё ҳаҷми сӯрохҳо бо таҳлили BET чен нашудааст. Аз ин рӯ афзоиши ковокӣ мустақиман ба таври миқдорӣ нишон дода нашудааст.

Чаро CaO танҳо кофӣ ҳисобида нашудааст?

CaO аз сабаби асоснокии баланд, арзиши паст, дастрасии васеъ, ҳалшавии нисбатан паст дар метанол ва имкони ҷудо кардан аз фазаи сахт катализатори гетерогении маъмул дар истеҳсоли биодизел мебошад. Бо вуҷуди ин, таҳқиқот қайд мекунад, ки дар системаҳои анъанавии CaO интиқоли масса байни фазаҳои равған, метанол ва катализатори сахт метавонад реаксияро суст кунад ва табдил ҳамеша ба қадри кофӣ баланд набошад.

Асоснокии оксидҳои металлҳои ишқории заминӣ дар матн бо тартиби зерин оварда шудааст:

\[ \mathrm{MgO < CaO < SrO < BaO} \]

BaO метавонад марказҳои асосии қавитар фароҳам оварда, табдили метанолро ба иони метоксид тезонад. Аммо BaO-и холис метавонад дар метанол қисман ҳал шавад ва хатари гузаштани намудҳои дорои барий ба фазаи маҳсулот вуҷуд дорад. Равиши таҳқиқот истифодаи CaO ҳамчун матритсаи асосии аз ҷиҳати физикӣ устувортар ва BaO ҳамчун фазаи дастгиркунанда ё тақвиятдиҳандаест, ки хосияти асосии қавитар медиҳад.

Пешгузаштаи катализатор чӣ гуна омода шудааст?

Садафҳои моллюскаи хунӣ, ки аз соҳили Kenjeran ҷамъоварӣ шудаанд, бо оби деминерализатсияшуда шуста, дар 100 °C хушк, майда ва аз элаки 200 mesh гузаронида шудаанд. Сипас хокаи садаф бо кислотаи хлориди 4 N дар 90 °C ва суръати омехтакунии 300 rpm ҳал карда шудааст:

\[ \mathrm{CaCO_3(s) + 2HCl(aq) \rightarrow CaCl_2(aq) + CO_2(g) + H_2O(l)} \]

Боқимондаҳои ҳалнашуда филтр шуда, маҳлули ҳосилшудаи CaCl₂ бо миқдорҳои гуногуни маҳлулҳои BaCl₂ омехта карда шудааст. Дар бахши метод таносубҳои молии BaCl₂:CaCl₂ ҳамчун 0:1, 0,2:1, 0,4:1, 0,6:1, 0,8:1 ва 1:1 дода шудаанд.

Ҳамтаҳшинкунӣ ва калсинатсия чӣ гуна татбиқ шудаанд?

Ба маҳлули дорои хлоридҳои калсий ва барий 6 N NaOH қатра-қатра илова карда шудааст. Дар муҳити pH-и баланд ҳамтаҳшини дорои Ca(OH)₂ ва Ba(OH)₂ ҳосил шуд. Маҳсулоти сахт бо вакуум филтр, бо оби деминерализатсияшуда шуста ва дар 100 °C 18 соат хушк карда шудааст.

Пешгузаштаҳои гидроксидии хушкшуда дар 900 °C дар давоми се соат дар кӯраи муфелии атмосферавӣ калсинатсия шудаанд. Ҳадаф табдил додани гидроксидҳо ба фазаҳои фаъоли оксидӣ буд:

\[ \mathrm{Ca(OH)_2 \rightarrow CaO + H_2O} \]

\[ \mathrm{Ba(OH)_2 \rightarrow BaO + H_2O} \]

Аммо натиҷаҳои XRD нишон доданд, ки намунаи омодашудаи BaO-и холис бо гази карбон ва намии муҳит зуд реаксия карда, миқдори назарраси BaCO₃ ҳосил намудааст. Аз ин рӯ намунаи “BaO”-и таҳлилшуда пурра аз фазаи BaO-и холис ва бетағйир иборат нест.

Таҳлили XRD чиро нишон дод?

Дар графики XRD-и саҳифаи 6-уми таҳқиқот дида мешавад, ки намунаи CaO-и холис тақрибан дар мавқеъҳои 2θ = 32°, 37°, 54° ва 64° қуллаҳое медиҳад, ки ба фазаи кубии CaO нисбат дода шудаанд. Қуллаҳои бартаридошта дар атрофи 24°, 28° ва 47° дар намунаи дорои Ba ба фазаи witherite-и BaCO₃ нисбат дода шудаанд.

Дар таркиби CaO-BaO шиддати қуллаи асосии CaO дар атрофи 37° кам шуда, андаке паҳн шудааст. Муҳаққиқон инро бо он шарҳ медиҳанд, ки радиуси ионии Ba²⁺ тақрибан 1,35 Å буда, аз радиуси тақрибан 1,00 Å-и Ca²⁺ калонтар аст ва дар шабакаи кристаллии CaO микрошиддат ва вайроншавӣ ба вуҷуд меорад.

Дар нақшҳои XRD-и таркибҳои гуногун дар саҳифаи 7 дида мешавад, ки бо зиёд шудани миқдори Ba қуллаҳои 32° ва 37°-и CaO дар маҷмӯъ заиф мешаванд. Қуллаи 24°, ки ба Ba нисбат дода мешавад, дар таносубҳои баланди Ba қавитар мешавад, аммо дар таносуби 0,4 ба таври возеҳ аз байн меравад. Таҳқиқот ин ҳолатро ҳамчун синтершавии намудҳои барий, дар массаи CaO баста мондан ва аз сатҳ дастнорас шудани онҳо шарҳ медиҳад.

Ҳудуди далел: Камшавии қуллаҳои XRD ва морфологияи SEM бо тафсири синтершавӣ мувофиқанд; аммо ҷойгиршавии дақиқи намудҳои фаъоли барий ё ҳиссаи воридшавии онҳо ба шабака дар миқёси атомӣ бо усулҳои сохтории баландҳалкунанда мустақим нишон дода нашудааст.

Дар тасвирҳои SEM кадом сохторҳо дида шудаанд?

Дар тасвирҳои SEM-и саҳифаи 8 зарраҳои CaO сохторҳои номунтазам, ноҳамвор ва ҷамъшударо нишон медиҳанд. Дар матн гуфта шудааст, ки аксари зарраҳои CaO дар фосилаи 15–20 µm қарор доранд. Намунаи дорои Ba зичтар, якҷошуда ва дорои сохторҳои блокмонанд ё чӯбчамонанд мебошад; фосилаи асосии андозаи гузоришшуда 20–30 µm аст.

Муқоисаи SEM пеш ва баъд аз калсинатсия дар саҳифаи 11 нишон медиҳад, ки баъд аз калсинатсия кристаллитҳои полиэдрии равшантар ва ба ҳам пайваст ба вуҷуд омадаанд. Ин тағйирот бо диффузияи ҳолати сахт ва аз нав кристаллшавӣ шарҳ дода мешавад.

Таҳқиқот қайд мекунад, ки рушди мӯътадили кристалл метавонад якпорчагии механикиро зиёд кунад, аммо афзоиши аз ҳад зиёди кристалл метавонад бо кам кардани масоҳати сатҳ марказҳои фаъолро пӯшонад. Якҷошавии шадиди дар 900 °C мушоҳидашуда аз ҷониби муҳаққиқон ҳамчун нишонаи синтершавии аз ҳад зиёд қабул шудааст.

Оё натиҷаҳои EDX таркиби катализаторро тасдиқ карданд?

Мавҷуд будани ҳам калсий ва ҳам барий дар намунаи CaO-BaO тасдиқ мекунад, ки таркиби дорои ду металл истеҳсол шудааст. Бо вуҷуди ин, таносуби самараноки атомии Ca:Ba, ки аз таҳлили ба сатҳ ҳассоси EDX ҳисоб шудааст, тақрибан 12,7:1 гузориш шудааст. Ин арзиш бо таносуби баланди барий, ки дар маҳлулҳои пешгузашта ҳадаф қарор гирифта буд, мустақим мувофиқат намекунад.

Муҳаққиқон миқдори ками барий дар сатҳро бо синтершавии фазаи барий ва дар массаи CaO баста мондани он шарҳ медиҳанд. Аммо EDX усули сатҳӣ ва ниммиқдорӣ аст. Барои дақиқ муайян кардани фарқи байни таносуби номиналии воридотӣ ва таркиби ниҳоии ҳаҷмӣ таҳлилҳои иловагӣ, аз қабили ICP-OES, ICP-MS ё тавозуни пурраи масса, заруранд.

Чаро натрий ва хлори боқимонда муҳиманд?

Дар намунаи CaO-BaO 9,68 фоиз натрий ва 9,13 фоиз хлор гузориш шудааст. Матн ин элементҳоро бо маҳсулоти иловагии NaCl, ки аз реаксияи NaOH бо пешгузаштаҳои хлоридӣ боқӣ мондааст, алоқаманд мекунад. Пешниҳод шудааст, ки сохтори ҷамъшудаи CaO метавонад маҳлули намакро дар холигиҳои дохилӣ нигоҳ дошта, хориҷшавии пурраи онро бо шустан пешгирӣ карда бошад.

Мувофиқи таҳқиқот, хлориди боқимонда метавонад дар ҳарорати баланд мисли флюс амал карда, муқовимати маҳаллии гармии зарраҳоро паст кунад ва синтершавиро шадидтар намояд. Азбаски дар калсинатсияи атмосферавӣ сохторҳои мобайнии муҳофизатии дорои карбон низ пурра сӯхтаанд, якҷошавии зарраҳо осонтар шудааст.

Маҳдудияти муҳим: Кристаллӣ будани боқимонда ҳамчун NaCl ё андозаи саҳми он дар синтершавӣ бо таҳлили ҷудогонаи фаза ё таҷрибаи муқоисавии назоратшаванда қатъиян тасдиқ нашудааст. Ин шарҳ ба тафсири якҷояи натиҷаҳои XRD, EDX ва SEM асос ёфтааст.

Асоснокии катализатор чӣ гуна чен карда шудааст?

Мувофиқи бахши метод, миқдори муайяни катализатор дар 50 mL оби деминерализатсияшуда як соат омехта шуда, ҷисми сахт филтр гардидааст ва филтрат дар ҳузури фенолфталеин бо 0,02 mol/L кислотаи бензойӣ дар этанол титр карда шудааст. Асоснокӣ бо муносибати зерин ҳисоб шудааст:

\[ \mathrm{Baziklik\ (mmol/g)= \frac{V_{asit}\times N_{asit}}{m_{katalizör}}} \]

Миқдорҳои марказҳои асосии гузоришшуда чунинанд:

Баландтарин арзиши гузоришшуда дар таркиби 1:1 256 mmol/g аст. Муҳаққиқон ин афзоишро бо вайроншавии шабака, холигиҳои оксигенӣ ва ташаккули шумораи бештари марказҳои асосии Lewis шарҳ медиҳанд.

Номувофиқии метод: Дар ҳоле ки бахши 2.5 мегӯяд, ки барои муайян кардани асоснокӣ кислотаи бензойӣ истифода шудааст, бахши 3.4 аз кислотаи оксалат, нишондиҳандаҳои гуногуни Hammett ва фенолфталеин ёд мекунад. Дар ҷадвали муқоисавӣ низ барои ин таҳқиқот “нишондиҳандаи Hammett ва титркунии кислотаи оксалат” навишта шудааст. Дар матн ба таври якмаъно муайян нест, ки барои ҳисоби ниҳоӣ кадом кислота истифода шудааст.

Ҳудуди тафсири рақамӣ: Арзиши 256 mmol/g нисбат ба дигар катализаторҳои дар ҷадвали муқоисавии таҳқиқот овардашуда фавқулода баланд аст. Ба таври муфассал тасдиқ нашудааст, ки усули истихроҷи обӣ ва титркунии истифодашуда танҳо марказҳои воқеии каталитикии асосиро дар сатҳ чен мекунад ё ҳамаи намудҳои асосии ҳалшаванда ё гидролизшавандаро низ. Аз ин рӯ муқоисаи мустақим бо арзишҳои адабиётӣ, ки бо усулҳои гуногун гирифта шудаанд, эҳтиётро талаб мекунад.

Чаро истеҳсоли биодизел дар ду марҳила анҷом дода шудааст?

Вақте ки миқдори кислотаҳои равғании озод дар равған баланд аст, трансэстерификатсияи бо асос катализшуда метавонад аз собуншавӣ таъсири манфӣ гирад. Аз ин рӯ муҳаққиқон аввал ба равғани нахл эстерификатсияи бо кислота катализшударо татбиқ карданд.

Марҳилаи якум: Эстерификатсия

• Миқдори равғани нахл: тақрибан 150 mL
• Таносуби молии равған/метанол: 1:6
• Кислотаи сулфат: 1,0 фоиз аз рӯи ҳаҷм
• Ҳарорат: 65 °C
• Суръати омехтакунӣ: 400 rpm
• Давомнокии реаксия: 1 соат
• Вақти ҷудошавии фаза: 12 соат
• Ҳадаф: кам кардани кислотаҳои равғании озод то камтар аз 2 фоиз

Марҳилаи дуюм: Трансэстерификатсия

• Таносуби молии метанол/равған: 9:1
• Ҳарорат: 65 °C
• Давомнокии реаксия: 1,5 соат
• Боркунии катализатор: 0,5–2,5 фоиз нисбат ба массаи равған
• Вақти ҷудошавии фаза: 12 соат

Пас аз реаксия фазаи болоии биодизел ҷудо, дар 60 °C бо оби деминерализатсияшуда шуста, центрифуга ва дар 105 °C як соат хушк карда шудааст.

Гузоришдиҳии нопурра: Арзишҳои воқеии кислотаҳои равғании озод пеш ва баъд аз эстерификатсия дар ҷадвал оварда нашудаанд. Миқдори оби равғани истифодашуда, адади ибтидоии кислота ва таркиби триглисерид низ ба таври муфассал дода нашудааст.

Ҳосили биодизел чӣ гуна ҳисоб шудааст?

Ҳосил ҳамчун таносуби массаи биодизели тозашуда ба массаи ибтидоии равғани нахл ҳисоб шудааст:

\[ \mathrm{Verim\ (\%)= \frac{m_{biyodizel}}{m_{palm\ yağı}}\times 100} \]

Ин таъриф ҳосили массавии маҳсулот аст. Он табдили мустақими химиявии триглисерид ё танҳо ҳосили молии FAME нест. Боқӣ мондани метанол, об, собун ё моддаҳои дигар дар маҳсулот метавонад ба ҳосили массавӣ таъсир расонад. Муҳаққиқон инчунин ҳиссаи FAME-ро бо GC-MS чен карда, кӯшиш кардаанд нишон диҳанд, ки маҳсулот асосан аз эфирҳои метилӣ иборат аст.

Тарҳи таҷрибавии Сатҳи Ҷавоб чӣ гуна сохта шудааст?

Дар доираи Face-Centered Central Composite Design ду тағйирёбандаи мустақил арзёбӣ шудаанд:

Дар маҷмӯъ 11 таҷриба гузаронида шудааст: чор нуқтаи факториалӣ, чор нуқтаи меҳварии рӯймарказ ва се такрори марказӣ дар таносуби 0,6 ва боркунии катализатори 1,5 фоиз.

Модели дараҷаи дуюм дар шакли умумии зерин сохта шудааст:

\[ Y=\beta_0+\beta_1A+\beta_2B+\beta_{12}AB+\beta_{11}A^2+\beta_{22}B^2 \]

Дар ин ҷо \(Y\) ҳосили биодизел, \(A\) таносуби таркиб ва \(B\) боркунии катализаторро ифода мекунад.

Ҳосилҳои таҷрибавӣ дар кадом фосила тағйир ёфтанд?

Се такрори нуқтаи марказӣ ҳосилҳои 84, 87 ва 87 фоиз доданд. Ин паҳншавӣ нишон медиҳад, ки дар нуқтаи марказӣ чанд банди фоизӣ тағйирёбии таҷрибавӣ мавҷуд аст.

Коҳиши ҳосил дар таносуби 1:0,4 чист?

Дар сканкунии васеи параметрҳои саҳифаи 14 таркибе, ки ҳамчун 1:0,4 нишон дода шудааст, дар ҳамаи боркуниҳои катализатор бо тақрибан 75,0–80,2 фоиз пасттарин ҳосилҳоро додааст. Ин таносуб дар ҷадвали FC-CCD-и дорои 11 шарт ҷой надорад; натиҷа аз омӯзиши васеътари пешакии параметрҳо гирифта шудааст.

Муҳаққиқон таносуби 0,4-ро ҳамчун минтақаи гузариши сохторӣ тафсир мекунанд. Пешниҳод шудааст, ки дар миқдори ками барий намудҳои Ba метавонанд ҳамчун иловаи пароканда дар CaO амал кунанд, дар миқдори баланд бошад фазаи алоҳида ва устувортари ғанӣ аз Ba ба вуҷуд ояд; дар миқдори мобайнӣ бошад шиддати шабака ва якҷошавии гармӣ метавонанд ба сатҳи баландтарин расанд.

Часпакии баланди 6,3–8,4 mm²/s, ки барои маҳсулоти ин шароит гузориш шудааст, бо трансэстерификатсияи нопурра ва боқӣ мондани триглисеридҳо ё глисеридҳои қисман дар маҳсулот алоқаманд дониста шудааст.

Ҳудуди далел: Дар матн пешниҳод мешавад, ки BaO ба метанол шуста шуда, собуншавиро зиёд мекунад; аммо таҳлили барий дар фазаи моеъ, миқдори собун ё тавозуни массаи металл гузориш нашудааст. Аз ин рӯ механизми шусташавӣ ба ченкунии мустақими таҷрибавӣ не, балки ба адабиёт ва коҳиши коршоямӣ асос ёфтааст.

ANOVA кадом омилҳоро муҳим нишон дод?

Боркунии катализатор дар доираи таҷриба қавитарин таъсири хаттиро ба ҳосил нишон дод. Муҳим будани ҳади квадратии таносуби молӣ дастгирӣ мекунад, ки таъсири таркиб хаттӣ нест. Таъсири мутақобилаи AB бо p = 0,0658 берун аз ҳадди аҳамиятнокии 5 фоиз қарор дорад. Аз ин рӯ ибораи “таъсири синергии миёна” дар матн набояд ҳамчун таъсири қавии аз ҷиҳати оморӣ тасдиқшуда хонда шавад.

Мутобиқат ва қудрати пешгӯии модел чӣ гуна аст?

Арзиши R² нишон медиҳад, ки модел 94,9 фоизи тағйирёбии мушоҳидашудаи ҳосилро шарҳ медиҳад. Арзиши R²-и пешгӯӣ 0,7087 аст, ки аз мутобиқати модел ба маълумоти омӯзишӣ пасттар, вале нишондиҳандаи доштани қудрати муайяни пешгӯӣ мебошад.

Матн мегӯяд, ки фарқи байни R²-и ислоҳшуда ва R²-и пешгӯӣ аз 0,2 камтар аст. Фарқи воқеии байни арзишҳои гузоришшуда:

\[ 0{,}8979-0{,}7087=0{,}1892 \]

мебошад, аз ин рӯ ин изҳорот аз ҷиҳати рақамӣ дуруст аст; аммо фарқ ба ҳадди болоӣ хеле наздик аст.

Муодилаи ниҳоии регрессия чист?

Муодилае, ки дар таҳқиқот барои омилҳои рамзгузоришуда дода шудааст, чунин аст:

\[ Y=86{,}58+3{,}75A+4{,}50B-2{,}00AB+3{,}80A^2+1{,}05B^2 \]

Коэффисиентҳои мусбати хаттӣ нишон медиҳанд, ки дар ҳудудҳои муайяншудаи таҷриба бо зиёд шудани таносуб ва миқдори катализатор ҳосил дар маҷмӯъ меафзояд. Коэффисиенти −2,00 барои AB нишон медиҳад, ки ҳангоми ҳамзамон зиёд кардани ду тағйирёбанда афзоиши иловагии интизоршаванда то андозае суст мешавад.

Бо вуҷуди ин, азбаски ҳади AB дар ANOVA p = 0,0658 дорад, он дар сатҳи эътимоди 95 фоиз аз ҷиҳати оморӣ муҳим нест. Ҳади B² низ муҳим нест. Нигоҳ доштани ин ҳадҳо дар муодила метавонад ба ҳифзи сохтори иерархии модели дараҷаи дуюм вобаста бошад; матн интихоби ин моделро муфассал шарҳ надодааст.

Оё сатҳи ҷавоб коҳиши шадиди таносуби 0,4-ро нишон дода тавонист?

Не. Муҳаққиқон ба таври равшан гуфтаанд, ки полиноми дараҷаи дуюм коҳиши шадиди маҳаллии ҳосилро дар таносуби 0,4 ҳамвор кардааст. Сатҳи сеандозаи саҳифаи 20 каҷхаттаи пайваста ва ҳамвор тавлид мекунад ва “водии” шадиди сохториро, ки дар XRD ва сканкунии параметрҳо дида мешавад, нишон намедиҳад.

Ин маҳдудияти муҳим аст. Гарчанде модел максимуми глобалиро дуруст ёфта бошад ҳам, ҳамаи рафторҳои сохтории маҳаллиро ифода намекунад. Хусусан, пешгӯиҳо барои таносубҳои нави таркиб дар минтақаҳои мобайнӣ бояд бо таҷрибаҳои мустақим тасдиқ шаванд.

Шарти оптималӣ чӣ гуна тасдиқ шудааст?

Дар таҷрибаи тасдиқии дар ин шароит гузаронидашуда 98,0 фоиз ҳосили массавии биодизел чен шудааст. Фарқи мутлақи байни пешгӯӣ ва ченкунӣ 0,32 банди фоизиро ташкил медиҳад.

Натиҷаи тасдиқ пешгӯии моделро дар нуқтаи оптималӣ дастгирӣ мекунад. Аммо шумораи такрорҳои мустақили таҷрибаи тасдиқ ва инҳирофи стандартӣ ё фосилаи эътимод барои натиҷа дода нашудааст.

Хусусиятҳои сӯзишвории биодизели оптимизатсияшуда кадомҳоянд?

Ин чор хусусият бо ҳадҳои SNI 7182:2015, ки дар таҳқиқот истифода шудаанд, мувофиқанд. Аммо барои нишон додани он ки ҳамаи талаботи ASTM D6751 ё SNI иҷро шудаанд, параметрҳои дигар, аз ҷумла адади кислота, об ва таҳшин, глисерини умумӣ ва озод, сулфур, фосфор, устувории оксидшавӣ, ҷараёни сард ва боқимондаҳои металлӣ низ бояд чен шаванд.

Аз ин рӯ, ибораи таҳқиқот дар бораи “мутобиқати қатъӣ ба стандартҳои ASTM ва SNI” танҳо дар доираи озмоишҳои маҳдуди гузоришшуда дуруст аст; он маънои онро надорад, ки маҳсулот аз рӯи ҳамаи бандҳои стандарт сертификатсия шудааст.

Таркиби FAME чӣ гуна аст?

Фоизи FAME аз масоҳати умумии қуллаҳои эфирҳои метилии муайяншуда ҳисоб шудааст. Метил олеат ва метил палмитат ҷузъҳои асосии маҳсулот мебошанд; ин тақсимот бо профили эфири метилии аз равғани нахл ҳосилшуда мувофиқ аст.

Маҳдудияти таҳлилӣ: Дар матн усули калибркунии GC-MS, стандарти дохилӣ, омилҳои ҷавоб, навъи сутун ва шумораи такрорҳо ба таври муфассал дода нашудаанд. Арзёбӣ кардан имконнопазир аст, ки оё ҳисоби покӣ танҳо бар асоси фоизи масоҳати қуллаҳо ҳамон дақиқиро бо стандарти пурраи миқдории FAME таъмин мекунад ё не.

Оё катализаторро дубора истифода бурдан мумкин аст?

Таҳқиқот аз бартариҳои катализаторҳои гетерогенӣ, аз ҷумла ҷудокунии осон ва истифодаи такрорӣ, ёд мекунад; аммо бо катализатори синтезшудаи CaO-BaO даврҳои пайдарпайи истифода гузаронида нашудаанд. Пас аз ҳар давр ҳосил, асоснокӣ, XRD, морфологияи сатҳ ё талафи барий чен нашудааст.

Аз ин рӯ, аз ин таҳқиқот наметавон хулоса кард, ки катализатор такроран истифодашаванда аст, чанд давр тоб меорад ё баъд аз регенератсия фаъолияти худро нигоҳ медорад.

Оё барий аз ҷиҳати бехатарии маҳсулот арзёбӣ шудааст?

Не. Таҳқиқот хатари ҳалшавии қисмии BaO дар метанол ва шусташавии намудҳои фаъолро ба фазаи моеъ баррасӣ мекунад. Аммо миқдори барий дар биодизели истеҳсолшуда, фазаи глисерол ё оби шустан бо ICP-OES, ICP-MS ё усули монанд чен нашудааст.

Мувофиқ будани натиҷаҳои зичӣ, часпакӣ, сетан ва FAME-и маҳсулот набудани боқимондаи барийро исбот намекунад. Пеш аз арзёбии татбиқпазирии саноатӣ, барий дар маҳсулот ва ҷараёнҳои партов бояд ба таври миқдорӣ муайян карда шавад.

Ҷиҳатҳои қавии таҳқиқот кадомҳоянд?

• Партови садафи баҳрӣ ба пешгузаштаи катализатори дорои миқдори баланди калсий табдил дода шудааст.
• CaO бо фазаи Ba, ки хосияти асосии қавитар дорад, тавассути ҳамтаҳшинкунӣ якҷо карда шудааст.
• Натиҷаҳои XRD, SEM ва EDX барои барқарор кардани робита байни сохтори катализатор ва кори реаксия якҷоя истифода шудаанд.
• Бо эстерификатсияи пешакӣ кӯшиш шудааст хатари собуншавӣ аз кислотаҳои равғании озод кам карда шавад.
• Тарҳи таҷриба таъсирҳои хаттӣ, мутақобил ва квадратии таносуби молӣ ва боркунии катализаторро омӯхтааст.
• Нуқтаи оптималӣ танҳо математикӣ пешгӯӣ нашуда, бо таҷрибаи лабораторӣ тасдиқ шудааст.
• Дар маҳсулот, ғайр аз ҳосили массавӣ, зичӣ, часпакӣ, адади сетан ва профили FAME чен шудаанд.
• Таҳқиқот дар баробари ҳосили баланд натиҷаҳои манфӣ, аз ҷумла синтершавӣ ва баста шудани фазаи фаъолро низ баррасӣ кардааст.

Маҳдудиятҳои асосии таҳқиқот кадомҳоянд?

• Таҳқиқот preprint-и аз баррасии ҳамтоён нагузашта мебошад.
• Дар матни боршуда сатри муаллиф ва муассиса мавҷуд нест.
• Рӯйхати пурраи муаллифон аз метамаълумоти дастрас ба таври якмаъно тасдиқ карда нашудааст.
• Нишондодҳои таносуби BaO:CaO ва CaO:BaO дар бахшҳои гуногун баръакс навишта шудаанд.
• Дар матн яксон нест, ки барои муайян кардани асоснокӣ кислотаи бензойӣ истифода шудааст ё кислотаи оксалат.
• Арзиши фавқулода баланди барои асоснокии сатҳ гузоришшуда бо таҳлили мустақили сатҳ тасдиқ нашудааст.
• Масоҳати сатҳи BET ва ҳаҷми сӯрохҳо чен нашудаанд.
• Консентратсияи воқеии ҳаҷмии намудҳои Ba ва ҷойгиршавии онҳо дар шабака ба таври қатъӣ муайян нашудааст.
• Шусташавии барий ва миқдори металли боқимонда дар маҳсулот чен нашудаанд.
• Кори истифодаи такрорӣ ва регенератсияи катализатор санҷида нашудааст.
• Барои таҷрибаи тасдиқии оптималӣ шумораи такрорҳо ва арзиши номуайянӣ дода нашудааст.
• Танҳо як манбаи равғани нахл ва як ҳарорати собити реаксия истифода шудааст.
• Таносуби метанол/равған, вақти реаксия ва суръати омехтакунӣ дар RSM оптимизатсия нашудаанд.
• Коҳиши шадиди маҳаллӣ дар таносуби 0,4 бо модели сатҳи ҷавоби дараҷаи дуюм ифода карда нашудааст.
• Азбаски ҳамаи параметрҳои стандарти сӯзишворӣ чен нашудаанд, мутобиқати пурраи ASTM ё SNI исбот нашудааст.
• Таҳлили иқтисодӣ, арзёбии давраи ҳаёт ва таҷрибаи миқёсбузургкунӣ анҷом дода нашудааст.

Дар матн ва шаклҳо кадом номувофиқиҳо мавҷуданд?

• Дар бахши метод таносуби BaCl₂:CaCl₂ истифода мешавад, дар ҳоле ки дар баъзе ҷадвалҳои натиҷаҳо CaO:BaO ва дар баъзе бахшҳо BaO:CaO навишта шудааст.
• Нишондодҳои 1:0,4 ва 0,4:1 дар бахшҳои гуногун барои як таркиб истифода шудаанд, ба назар мерасад.
• Усули асоснокӣ дар як бахш бо кислотаи бензойӣ ва дар бахши дигар бо кислотаи оксалат шарҳ дода шудааст.
• Дар саҳифаи 14 графики ҳосил ҳамчун Шакли 6 рақамгузорӣ шудааст, аммо банди шарҳ ба “Шакли 5” ишора мекунад.
• Графикҳои ташхисии модел дар саҳифаҳои 18–19 ҳамчун Шакли 6 ва Шакли 7 номувофиқ рақамгузорӣ шудаанд.
• Дар ҳоле ки меҳвари уфуқии гистограммаи андозаи зарраҳои Шакли 4 тақрибан 0,25–0,65 µm менамояд, матн мегӯяд, ки зарраҳо тақрибан 15 µm мебошанд.
• Матн дар як ҷой фосилаи часпакиро 5,2–8,04 cSt ва дар ҷои дигар барои таносуби мушкили 0,4 6,3–8,4 mm²/s медиҳад.
• Ибораи “ҳамаи намунаҳои биодизел ба стандартҳо ҷавоб медиҳанд” бо он ки барои баъзе намунаҳо часпакӣ аз ҳадди 6,0 mm²/s боло гузориш шудааст, мувофиқат намекунад.

Таҳқиқот чиро дастгирӣ мекунад?

• Садафҳои моллюскаи хунӣ метавонанд ҳамчун пешгузаштаи катализатори асосёфта ба CaO истифода шаванд.
• Илова кардани фазаҳои дорои Ba асоснокии умумиро, ки бо усули титркунии истифодашуда дар таҳқиқот чен шудааст, зиёд кардааст.
• Боркунии катализатор ва таносуби таркиб ба ҳосили биодизел таъсири назаррас расондаанд.
• Дар доираи таҷриба баландтарин ҳосил дар таносуби 1:1 ва боркунии катализатори 2,5 фоиз ба даст омадааст.
• Маҳсулоти оптимизатсияшуда аз рӯи зичӣ, часпакӣ, сетан ва FAME-и ченшуда ба ҳадҳои дар таҳқиқот истифодашуда ҷавоб додааст.
• Дар таркибҳои мобайнӣ синтершавӣ ва дастрасии фазаи фаъол метавонад аз миқдори умумии баланди Ba муҳимтар бошад.
• Модели RSM-и дараҷаи дуюм тавонист оптимуми глобалиро ёбад, аммо аномалияи сохтории шадиди маҳаллиро ҳамвор кард.

Таҳқиқот чиро исбот намекунад?

• Исбот намекунад, ки катализатор дар миқёси саноатӣ иқтисодӣ аст.
• Нишон намедиҳад, ки катализатор дар истифодаи дарозмуддат ё бисёрдавра устувор аст.
• Исбот намекунад, ки барий ба маҳсулоти биодизел намегузарад.
• Нишон намедиҳад, ки маҳсулот ҳамаи бандҳои ASTM D6751 ё SNI 7182:2015-ро иҷро мекунад.
• Бо таҳлили давраи ҳаёт тасдиқ намекунад, ки таъсири умумии экологии истеҳсоли катализатор аз садафи баҳрӣ паст аст.
• Хароҷоти энергия ва карбонии калсинатсияи 900 °C-ро арзёбӣ намекунад.
• Исбот намекунад, ки асоснокии гузоришшудаи 256 mmol/g бо усулҳои гуногун мустақим муқоисашаванда аст.
• Бо таҳлили мустақими химиявӣ нишон намедиҳад, ки шусташавии BaO сабаби собуншавӣ мешавад.
• Нишон намедиҳад, ки ҳамин натиҷаҳо бо равғани партовӣ, дигар равғанҳои растанӣ ё ашёи хоми дорои кислотаҳои равғании озоди баланд ба даст меоянд.

Усул ва Натиҷаҳои Таҳқиқот

Хулосаи усули таҷрибавӣ

Муодилаҳои асосӣ

Ҳалкунии садаф:

\[ \mathrm{CaCO_3+2HCl\rightarrow CaCl_2+CO_2+H_2O} \]

Ҳисоби асоснокӣ:

\[ \mathrm{Baziklik= \frac{V_{asit}\times N_{asit}}{m_{katalizör}}} \]

Ҳосили массавии биодизел:

\[ \mathrm{Verim= \frac{m_{biyodizel}}{m_{yağ}}\times100} \]

Модели дараҷаи дуюм:

\[ Y=86{,}58+3{,}75A+4{,}50B-2{,}00AB+3{,}80A^2+1{,}05B^2 \]

Натиҷаҳои асосии рақамӣ

Робитаи сохтор ва самаранокӣ

Эҳтиёткорона‌ترین тафсири натиҷаҳо

Маълумоти таҳқиқот нишон медиҳад, ки тағйир додани CaO-и аз садафи партовии моллюскаи хунӣ ҳосилшуда бо фазаҳои дорои Ba метавонад дар трансэстерификатсияи равғани нахл ҳосили баланди массавии биодизелро таъмин кунад. Беҳтарин шарти таҷрибавӣ таносуби пешгузаштаи 1:1 ва боркунии 2,5 фоизаи катализатори сахт мебошад.

Бо вуҷуди ин, самаранокӣ танҳо ба миқдори умумии барий вобаста нест. Намудҳои Ba бояд дар сатҳ дастрас боқӣ монанд, синтер нашаванд ва дар муҳити метанол ҳал нагарданд. Фурӯпошии самаранокӣ дар таркиби мобайнӣ нишон медиҳад, ки шароити синтез ба андозаи таркиб муҳим аст.

Аз ин рӯ хулосаи асосии таҳқиқот ин нест, ки “BaO бештар ҳамеша беҳтар аст”. Хулосаи дақиқтар ин аст: дар ҳудудҳои муайяни таҷриба таносуби номиналии 1:1 баландтарин ҳосилро дод, аммо сохтори катализатор аз сабаби ҳарорати баланд, хлориди боқимонда ва калсинатсияи атмосферавӣ мушкилоти устуворӣ нишон дод.

Тасдиқҳои зарурӣ барои таҳқиқоти оянда

• Муқоисаи мустақими ҳароратҳои гуногуни калсинатсия
• Муқоисаи катализаторҳои дар атмосфераи нитроген ва ҳавои атмосфера омодашуда
• Оптимизатсияи шумораи шустан ва миқдори хлориди боқимонда
• Таҳлили масоҳати сатҳи BET, ҳаҷми сӯрохҳо ва тақсимоти сӯрохҳо
• Муайян кардани ҳолатҳои химиявии сатҳии Ca, Ba, O ва Cl бо XPS
• Чен кардани миқдори барий дар биодизел, глисерол ва оби шустан бо ICP-OES ё ICP-MS
• Ҳадди ақал панҷ ё бештар аз он даври истифодаи такрорӣ
• Пайгирии тағйироти XRD, SEM ва асоснокӣ пас аз ҳар давр
• Гузориши таҷрибаҳои тасдиқии оптималӣ бо такрорҳои мустақил ва фосилаҳои эътимод
• Санҷиши коршоямӣ бо равғани партовии пухтупаз ва сатҳҳои гуногуни кислотаҳои равғании озод
• Чен кардани параметрҳои пурраи сӯзишвории SNI, ASTM ё EN
• Арзёбии масрафи энергия, хароҷот ва давраи ҳаёт

Ёддошт оид ба Манбаъ ва Усул

Номи пурраи аслии таҳқиқот: Synthesis and Optimization of a Seashell-Derived CaO-BaO Green Catalyst for Biodiesel Production via Response Surface Methodology

Муаллифон ва тартиби тасдиқшаванда: Srie Muljani; Aisyah Alifatul Zahidah Rohmah; Raka Selaksa Charisma Muchammad; Erwan Adi Saputro; Novio Valentino

Рӯйхати пурраи муаллифон: Дар саҳифаҳои намоёни матни боршуда сатри муаллифон вуҷуд надорад. Азбаски сабти библиографии дастрас пас аз номҳои боло бо се нуқта кӯтоҳ шудааст, мавҷуд будан ё набудани муаллифони дигарро қатъиян тасдиқ кардан имконнопазир аст. Номи номаълум илова нашудааст.

Маълумоти саҳми баробар: Дар матни боршуда мавҷуд нест.

Муаллифи масъул: Дар матни боршуда мавҷуд нест.

Муассисаи тасдиқшаванда: Universitas Pembangunan Nasional “Veteran” Jawa Timur, Surabaya, Indonesia. Барои Srie Muljani, Aisyah Alifatul Zahidah Rohmah, Raka Selaksa Charisma Muchammad ва Erwan Adi Saputro иртибот бо ин муассиса бо сабтҳои расмии муҳаққиқ ё корманд мувофиқ аст. Маълумоти дақиқи муассисаи Novio Valentino дар ин таҳқиқот аз матни боршуда тасдиқ нашудааст.

DOI-и мақола:10.2139/ssrn.7201750

Платформаи нашр: SSRN

Рақами сабти SSRN: 7201750

Маҷалла: Барои версияи боршуда номи маҷаллаи аз баррасии ҳамтоён гузашта вуҷуд надорад.

Ношир/таъминкунандаи платформа: SSRN; платформа дар инфрасохтори Elsevier кор мекунад. Ин маълумот маънои онро надорад, ки мақола дар маҷаллаи Elsevier-и аз баррасии ҳамтоён гузашта нашр шудааст.

Соли нашр: 2026

Навъи манбаъ: Preprint-и таҳқиқоти таҷрибавии муҳандисии химиявӣ ва биосӯзишворӣ

Ҳолати баррасии ҳамтоён: Дар ҳар саҳифаи таҳқиқот огоҳии “Preprint not peer reviewed” мавҷуд аст. Таҳқиқот аз баррасии ҳамтоён нагузаштааст.

Пайванди расмии манбаъ:https://ssrn.com/abstract=7201750

Маблағгузорӣ: Дар таҳқиқот дастгирии Research and Innovation Funding (RIIM) No. 134/IV/KS/07/2025 ва Universitas Pembangunan Nasional Veteran Jawa Timur No. 04/PKS/UN63.8/2025 гузориш шудааст.

Бархӯрди манфиатҳо: Дар матни боршуда изҳороти ҷудогонаи бархӯрди манфиатҳо дида намешавад.

Дастрасии маълумот: Барои маълумоти хоми таҷрибавӣ, файлҳои хоми XRD, бойгонии тасвирҳои SEM, хроматограммаҳои GC-MS ё файли лоиҳаи Design-Expert пайванди маълумоти кушода дода нашудааст.

Ин мақолаи тоҷикӣ пас аз баррасии матн, муодилаҳо, ҷадвалҳо, нақшҳои XRD, тасвирҳои SEM, натиҷаҳои EDX, графикҳои ҳосил, графикҳои ташхисии модел ва сатҳҳои ҷавоби таҳқиқоти 25-саҳифагии боршуда омода шудааст. Натиҷаҳои илмӣ танҳо аз маълумоте, ки таҳқиқот пешниҳод кардааст, интиқол дода шудаанд. Манбаъҳои беруна на барои илова кардани натиҷаҳои илмӣ, балки танҳо барои тасдиқи ҳувияти унвон, муаллиф, муассиса, DOI ва платформаи нашр истифода шудаанд.

Қавитарин натиҷаи таҳқиқот ба таври таҷрибавӣ ба даст омадани 98 фоиз ҳосили массавии биодизел дар таносуби номиналии 1:1 BaO:CaO ва боркунии катализатори 2,5 фоиз мебошад. Бо вуҷуди ин, ин натиҷа истифодаи такрории катализатор, бехатарии маҳсулот аз ҷиҳати барий, мутобиқати пурраи стандарти сӯзишворӣ ё татбиқпазирии иқтисодии миқёси саноатиро исбот намекунад.

Аз сабаби номувофиқиҳои дохили матн дар таркиби катализатор, муайян кардани асоснокӣ, андозаи зарраҳо ва рақамгузории шаклҳо, пеш аз табдил додани таҳқиқот ба нашри аз баррасии ҳамтоён гузашта бояд усул ва гузориши маълумот ислоҳ карда шаванд. Аз ҷумла, муайян кардани таносубҳои BaO:CaO дар як самт, дақиқ кардани кислотаи титркунии истифодашуда, чен кардани шусташавии барий ва илова кардани таҷрибаҳои истифодаи такрорӣ аҳамияти ҳалкунанда доранд.

Огоҳии илмӣ: Ин таҳқиқот preprint-и аз баррасии ҳамтоён нагузашта мебошад. Ҳосили 98 фоиз ва ҳиссаи 99,47 фоизи FAME дар шароити муайяни лабораторӣ ба даст омадаанд. Аз маълумоти мавҷуда наметавон хулоса кард, ки катализатор бехатар, иқтисодӣ, аз ҷиҳати экологӣ бартар ё барои истифодаи саноатӣ омода аст.