Yakıt katkı maddeleri solketal ve solketal levulinatın katalitik membranlar ile sentezi
Synthesis of fuel additives solketal and solketal levulinate with catalytic membranes
- Tez No: 1015919
- Danışmanlar: PROF. DR. NİLÜFER HİLMİOĞLU
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Alternatif yakıtlar, Fonksiyonel polimerler, Heterojen katalizörler, Katalitik reaksiyon, Katalitik reaktörler, Kesikli reaktörler, Kimyasal reaksiyon, Kompozit polimerler, Membran reaktör, Alternative fuels, Functional polymers, Heterogeneous catalysts, Catalytic reaction, Catalytic reactors, Batch reactors, Chemical reaction, Composite polymers, Membrane reactor
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Kocaeli Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Dünya çapında artan teknolojik gelişmelerin beraberinde getirdiği enerji ihtiyacı her geçen gün artmaktadır. Enerji ihtiyacının karşılanması için öncelikli tercih edilen fosil yakıtların rezervleri tükenme tehlikesinde ve yenilenemeyen enerji kaynaklardır. Bu nedenle yenilenebilir ve sürdürülebilir enerji kaynaklarına olan ilgi artmıştır. Fosil yakıtlara göre; çevre dostu, biyouyumlu ve sürdürülebilir yakıt olarak biyodizel üretimi oldukça dikkat çekicidir. Ancak biyodizel üretimi sırasında yüksek miktarda(1/10 oranında) yan ürün olarak gliserolün oluşması çevresel atık politikaları açısından büyük sorunlar oluşturmaktadır. Gliserolün kıymetli türevlerine dönüştürülmesi bu anlamda oldukça önemlidir. Solketal ve solketal levülinat temelinde gliserolün kullanıldığı; biyouyumlu, eko-verimli, yeşil sentezli ve sürdürülebilir yakıt katkı maddeleridir. Solketal ve solketal levülinat; oksijence zengin olmalarıyla kullanıldığı yakıtın performans özelliklerini iyileştirme potansiyeline sahip kimyasallardır. Bu tez çalışması kapsamında hem katalizör hem de ayırma görevi yapan hibrit katalitik membranlar hazırlanarak biyouyumlu yakıt katkı maddeleri solketal ve solketal levülinat sentezi laboratuvar ölçeğinde; ılımlı koşullarda, büyük oranda biyosolventler kullanılarak ve yüksek reaksiyon verimi ve dönüşümüyle gerçekleştirilmiştir. Solketal ve solketal levülinat reaksiyonları için PVA polimeri, membran hazırlamak için kullanılmıştır. Katalitik membranlar; silikomolibdik asit(SMA), sülfosüksinik asit(SSA), sülfolanmış klinoptilolit(S-Klinoptilolit) ve (Zeolitik imidazolat çerçeve-8) ZİF-8 katalizörleri polimer matrisiyle harmanlanarak hazırlanmıştır. Membranların FTR, TGA, XRD, SEM analizleriyle karakterizasyonları yapılmıştır. Reaksiyon sıcaklığının, katalizör miktarının ve molar besleme oranlarının verim ve dönüşüm üzerine etkisi incelenmiştir. Solketal reaksiyon verimi; her biri 3mmol katalizör yüklemeli farklı katalitik membranlar ve aseton/gliserol molar oranı 6 olarak; PVA-SMA, PVA-SSA, PVA/S-Klinoptilolit, PVA-SSA/ZİF-8 ile sırasıyla %81.99, %99.9, %99.9, %75.28 elde edilmiştir. Solketal levülinat reaksiyonunda levülinik asit dönüşümü; her biri 9mmol katalizör yüklemeli ve solketal/levülinik asit molar oranı 6 olarak farklı katalitik membranlarla; PVA-SMA, PVA-SSA, PVA/S-Klinoptilolit, PVA-SSA/ZİF-8 ile sırasıyla %25.77, %96.8, %98.47, %96.81 olarak elde edilmiştir. Geliştirilen katalitik membranların yan ürün suyu tutması ile sorpsiyon destekli reaksiyonlarda, ılımlı çalışma koşullarında, solketal sentezinde verim, solketal levulinat sentezinde dönüşüm artmıştır.
Özet (Çeviri)
The energy demand brought about by increasing technological developments worldwide is growing day by day. Fossil fuels, which are the primary choice for meeting energy needs, are non-renewable energy sources whose reserves are in danger of depletion. For this reason, interest in renewable and sustainable energy sources has increased. Compared to fossil fuels, biodiesel production is quite noteworthy as an environmentally friendly, bio-compatible, and sustainable fuel. However, the formation of glycerol as a by-product in high quantities (at a ratio of 1/10) during biodiesel production poses significant problems in terms of environmental waste policies. Converting glycerol into valuable derivatives is therefore crucial. Solketal and solketal levulinate are bio-compatible, eco-efficient, green synthesis, and sustainable fuel additives that utilize glycerol. Solketal and solketal levulinate are chemicals that have the potential to improve the performance characteristics of the fuel in which they are used due to their oxygen-rich nature. In this thesis study, hybrid catalytic membranes that perform both catalyst and separation functions were prepared, and the synthesis of biocompatible fuel additives solketal and solketal levulinate was carried out on a laboratory scale under mild conditions, using a large proportion of biosolvents, and with high reaction yield and conversion. PVA polymer was used to prepare the membranes for the solketal and solketal levulinate reactions. Catalytic membranes were prepared by blending catalysts such as silicomolybdic acid (SMA), sulfosuccinic acid (SSA), sulfonated clinoptilolite (S-Clinoptilolite), and zeolitic imidazolate framework-8 (ZIF-8) with a polymer matrix. The membranes were characterized using FTIR, TGA, XRD, and SEM analyses. The effect of reaction temperature, catalyst amount, and molar feed ratios on yield and conversion was investigated. The solketal reaction yield was determined using different catalytic membranes loaded with 3 mmol of catalyst each and a 6 molar ratio of acetone/glycerol; PVA-SMA, PVA-SSA, PVA/S-Clinoptilolite, PVA-SSA/ZIF-8, yielded yields of 81.99%, 99.9%, 99.9%, and 75.28%, respectively. Levulinic acid conversion in the solketal levulinate reaction; using different catalytic membranes loaded with 9 mmol of catalyst each and a 6 molar ratio of solketal/levulinic acid; PVA-SMA, PVA-SSA, PVA/S-Clinoptilolite, and PVA-SSA/ZIF-8 provided yields of 25.77%, 96.8%, 98.47%, and 96.81%, respectively. Developed catalytic membranes (based on PVA, hydrofilic being feature) being feature in the by-product water retention property, has increased the yield in solketal synthesis under mild operating conditions in sorption-supported reactions and the conversion in solketal levulinate synthesis.
Benzer Tezler
- Biyodizel üretimi ve katkı maddelerinin yakıt özellikleri üzerine etkisinin incelenmesi
Biodiesel production and researching the effect of the additive materials on the fuel characteristics
SERHAT ŞEKER
Yüksek Lisans
Türkçe
2007
Kimya MühendisliğiGazi ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AHMET BİÇER
- Roket katı yakıtlarında kullanılan katkı maddelerinin yakıtın performansı üzerine etkisi
The Effect of the additivies used in the solid propellant on the performance of the composite solid propellant
HATİCE ÜRTİŞ
- Kompozit roket yakıtlarında polimerizasyon kinetiğine katkı maddelerinin etkisi
The Effect of the additives used in solid propellant on polymerization kinetics of the composite propellant
HATİCE ÜRTİŞ
Doktora
Türkçe
2003
Kimya MühendisliğiAnkara ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HASİP YENİOVA
- Değişik katkı maddeleri ile jips ürünlerinden tuğla üretilebilirliğinin araştırılması
Investigation of production of bricks from gypsum products bye different additive materials
SEMİH KAYA
Yüksek Lisans
Türkçe
2004
Maden Mühendisliği ve MadencilikCumhuriyet ÜniversitesiMaden Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Y.DOÇ.DR. SALİH YÜKSEK
- Yakıt katkı maddelerinin motor performans ve egzoz emisyonlarına etkilerinin araştırılması
Investigation of fuel additives's effects on engine performanceand exhaust emissions
ORHAN GANIYEV
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Makine MühendisliğiOndokuz Mayıs ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HAKAN ÖZCAN