سنتز و خواص موم بر اساس روغن پخت و پز زباله

Yan Liu A ، Meng-Yu Liu A ، Ying-Xi Qi A ، Xin-Yan Jin A ، Han-Rui Xu A ، Yu-Xin Chen A ، Shuo-Ping Chen * A و He-Ping Su * B کالج موادعلوم و مهندسی ، دانشگاه فناوری گیلین ، دانشکده علوم چین B ، دانشگاه فناوری گیلین ، چین

6 دسامبر 2021 دریافت کرد ، 14 ژانویه 2022 را پذیرفت

اولین بار در 25 ژانویه 2022 منتشر شد

خلاصه

در این کار ، یک موم مقرون به صرفه از روغن پخت و پز زباله (WCO) سنتز شد و خصوصیات آن از جمله نقطه ذوب ، رنگ ، سختی ، عملکرد احتراق و میکرو مورفولوژی مورد آزمایش و تجزیه و تحلیل قرار گرفت. نتایج به دست آمده نشان داد که روغن پخت و پز زباله اپوکسی دارای رنگ سبک تر ، نقطه ذوب و سختی بالاتر از WCO اصلی است که می تواند به عنوان موم استفاده شود. علاوه بر این ، معرفی اسید استئاریک عملکرد موم مبتنی بر WCO را بیشتر بهبود بخشید. موم مبتنی بر WCO ساخته شده از روغن پخت و پز زباله های اپوکسی و اسید استئاریک (حاوی 50 درصد وزنی اسید استئاریک) یک نقطه ذوب نسبتاً بالا (46 درجه سانتیگراد) ، رنگ روشن (کد رنگ Lovibond Y ≤ 16. 1 ، R ≤ 2. 3) را نشان داد.، سختی خوب (شاخص نفوذ سوزن ≤2. 95 میلی متر) و زمان احتراق طولانی (227 دقیقه) ، و می تواند به استاندارد ملی مورد نیاز دست یابد و به عنوان جایگزینی برای موم سویا در دسترس تجاری استفاده شود. همراه با بسیاری از مزایای اضافی مانند هزینه کم سنتز ، شرایط واکنش خفیف ، مسیر سنتز مناسب و هیچ آلودگی ثانویه ، تولید موم بر اساس WCO می تواند مسیر جدیدی را برای بازیافت WCO در مناطق دنباله دار اقتصادی فراهم کند.

1. معرفی

روغن پخت و پز زباله (WCO) یکی از منابع زباله غیرقابل مصرف است که محیط زیست را آلوده می کند و باعث آسیب جدی به سلامت انسان می شود و بر کیفیت زندگی تأثیر می گذارد. 1،2 این نشان می دهد که مدیریت استاندارد WCO باید برای مهار اثرات آن تنظیم شود. در دو دهه گذشته ، چندین روش بازیافت و استفاده از WCO توسعه یافته و انواع محصولات از جمله بیودیزل ، 3-6 بیولوژیکی ، 7،8 رزین آلکید ، 9 محصول شستشو ، 10،11 و سایر موارد گزارش شده است. در میان اینها ، تولید بیودیزل از WCO به مؤثرترین راه برای استفاده از WCO تبدیل شده است. 12 هزینه کم ، تأثیرات زیست محیطی و در دسترس بودن WCO باعث می شود بیودیزل مبتنی بر WCO نسبت به سایر بیودیزل های تولید شده از منابع روغن طبیعی مانند روغن نخل ، روغن سویا ، روغن بادام زمینی و روغن زیتون اقتصادی تر شود. 13-16 علاوه بر این ، تولید بیودیزل مبتنی بر WCO نیاز به مصرف انرژی کمتری دارد و حداقل گاز خانه سبز را همانطور که در ادبیات گزارش شده است ساطع می کند. 17-19 < SPAN> روغن پخت و پز زباله (WCO) یکی از منابع زباله غیرقابل مصرف است که محیط زیست را آلوده می کند و باعث آسیب جدی به سلامت انسان می شود و بر کیفیت زندگی تأثیر می گذارد. 1،2 این نشان می دهد که مدیریت استاندارد WCO باید برای مهار اثرات آن تنظیم شود. در دو دهه گذشته ، چندین روش بازیافت و استفاده از WCO توسعه یافته و انواع محصولات از جمله بیودیزل ، 3-6 بیولوژیکی ، 7،8 رزین آلکید ، 9 محصول شستشو ، 10،11 و سایر موارد گزارش شده است. در میان اینها ، تولید بیودیزل از WCO به مؤثرترین راه برای استفاده از WCO تبدیل شده است. 12 هزینه کم ، تأثیرات زیست محیطی و در دسترس بودن WCO باعث می شود بیودیزل مبتنی بر WCO نسبت به سایر بیودیزل های تولید شده از منابع روغن طبیعی مانند روغن نخل ، روغن سویا ، روغن بادام زمینی و روغن زیتون اقتصادی تر شود. 13-16 علاوه بر این ، تولید بیودیزل مبتنی بر WCO نیاز به مصرف انرژی کمتری دارد و حداقل گاز خانه سبز را همانطور که در ادبیات گزارش شده است ساطع می کند. روغن پخت و پز 17-19 (WCO) یکی از منابع زباله غیرقابل مصرف است که محیط را آلوده می کند و باعث آسیب جدی به سلامت انسان می شود و بر کیفیت زندگی تأثیر می گذارد. 1،2 این نشان می دهد که مدیریت استاندارد WCO باید برای مهار اثرات آن تنظیم شود. در دو دهه گذشته ، چندین روش بازیافت و استفاده از WCO توسعه یافته و انواع محصولات از جمله بیودیزل ، 3-6 بیولوژیکی ، 7،8 رزین آلکید ، 9 محصول شستشو ، 10،11 و سایر موارد گزارش شده است. در میان اینها ، تولید بیودیزل از WCO به مؤثرترین راه برای استفاده از WCO تبدیل شده است. 12 هزینه کم ، تأثیرات زیست محیطی و در دسترس بودن WCO باعث می شود بیودیزل مبتنی بر WCO نسبت به سایر بیودیزل های تولید شده از منابع روغن طبیعی مانند روغن نخل ، روغن سویا ، روغن بادام زمینی و روغن زیتون اقتصادی تر شود. 13-16 علاوه بر این ، تولید بیودیزل مبتنی بر WCO نیاز به مصرف انرژی کمتری دارد و حداقل گاز خانه سبز را همانطور که در ادبیات گزارش شده است ساطع می کند. 17-19

با این حال ، عوامل مختلفی وجود دارد که برای تولید در مقیاس بزرگ WCO-to-Biodiesel به تنگنا تبدیل شده است. اولین چالش با تأمین مواد اولیه همراه است زیرا منبع پایدار و عظیم برای مقیاس بندی ساخت بیودیزل مورد نیاز است. از آنجا که منابع WCO مانند رستوران ها ، هتل ها و خانه های خانه در سرتاسر شهر پخش می شوند ، ایجاد یک منبع اولیه پایدار به ویژه در مناطق عقب مانده اقتصادی به دلیل عدم وجود سیاست های قوی ، پشتیبانی مالی و زنجیره تأمین بهینه کار ساده ای نیست. بشر20،21 نیاز به روغن با کیفیت بالا ، با اسیدهای چرب کمتر و ترکیبات اسیدهای چرب مناسب ، 22-25 نیز می تواند به عنوان یک چالش دیگر در تولید عظیم بیودیزل بیان شود. با توجه به اجزای ناپایدار آنها ، همه WCO برای تولید بیودیزل مناسب نیستند ، حتی آن دسته از WCO به عنوان مواد اولیه BIODIESEL به مراحل قبل از درمان دست و پا گیر مانند تجزیه ، دئودوراسیون ، دفع کردن ، تصفیه ، شفاف سازی یا کم آبی نیاز دارند ، که نه تنها هزینه تولید را افزایش می دهد بلکه باعث افزایش هزینه تولید می شود بلکه بلکه هزینه تولید را نیز افزایش می دهد بلکه هزینه تولید را نیز افزایش می دهد. همچنین بر کیفیت محصول تأثیر می گذارد. 26 کاتالیزور نیز برای تولید بیودیزل در مقیاس بزرگ مورد نیاز است. 3 با استفاده از کاتالیزور همگن ممکن است منجر به تشکیل محصولات جانبی بیشتر شود و از هم جدا شدن آن دشوار باشد ، 2،13،27 در حالی که کاتالیزور ناهمگن اغلب به دمای کلسیوناسیون بالا ، زمان آماده سازی طولانی و تجهیزات پیچیده مرتبط نیاز دارد. 17،28-30 کاتالیزور آنزیم دارای راندمان کاتالیزوری خوبی است اما به هزینه آماده سازی بسیار بالایی نیاز دارد. 31،32 به طور کلی ، تولید بیودیزل در مقیاس بزرگ برای مناطق قوی اقتصادی مناسب است اما در جایی که منبع نفت و اقتصاد کمیاب باشد ، از انتخاب خوبی برخوردار نیست. 14 بنابراین ، یک روش ساده ، راحت و کم هزینه برای تبدیل WCO به بیودیزل باید توسعه یابد. به ویژه ، استراتژی های مصنوعی که از WCO با کیفیت پایین استفاده می کنند و در مناطق تاخیر اقتصادی امکان پذیر است ، مانند تولید الکل جامد با استفاده از ارزش ید کم WCO باید ترویج شود. 33

On the other hand, plant wax materials, such as SW, can be used to produce essential oil candles, crayons or wax figures, which are considered to be renewable and biodegradable alteatives to paraffin wax with broad market prospects. 34,35 Compared to biodiesel, plant wax material has relatively smaller market share, require simple equipment and flexible production control. Therefore, WCO-to-wax conversion may be one of the advantageous ways of WCO recycling. At present, most of commercial plant waxes are the hydrogenation products of plant oil. However, hydrogenation of plant oil usually needs relatively high temperature (>300 درجه سانتیگراد) ، H High₂ pressure (>1 MPa) ، کاتالیزورهای گران قیمت و تسهیلات ایمنی ، که هزینه های سرمایه گذاری و تولید را افزایش می دهد و از این رو ، برای تولید موم مبتنی بر WCO با مقیاس بازار کوچک ، 36-39 مناسب نیست که نشان می دهد توسعه یک تبدیل WCO به موم کم هزینهتکنیک لازم است.

2. بخش آزمایش

2. 1 مواد

WCO (مقدار ید: 45. 20) از رستوران فست فود مرغ ZhengXin در Guilin، چین جمع آوری شد. CBS (96 درصد خلوص، مقدار ید: 5. 39)، پراکسید هیدروژن (عیار تحلیلی، 30 درصد وزنی در H₂O) و اسید سولفوریک (گرید تحلیلی) از Xiya Chemical Technology Co., Ltd (شاندونگ، چین) خریداری شد. SA (خلوص 98٪)، اسید استیک یخبندان (99. 5٪ خلوص)، اوره (99٪ خلوص)، و بی کربنات سدیم (99. 5٪ خلوص) از شرکت McLean (شانگهای، چین) خریداری شد. SW تجاری (مقدار ید: 49. 68) از شرکت Xu's wax Co., Ltd (هبی، چین) خریداری شد.

2. 2 سنتز موم بر اساس WCO

روغن خام با ارزش ید پایین برای سنتز موم مبتنی بر WCO مورد نیاز است. بنابراین، WCO جمع آوری شده با سانتریفیوژ کردن، همانطور که در گزارش قبلی ما 33 گزارش شد، تحت درمان قرار گرفت تا یک WCO فرآوری شده (مقدار ید: 20. 24) به عنوان ماده خام برای آماده سازی های بعدی به دست آید. WCO بدست آمده نوعی جامد نرم قهوه ای تیره با بوی ترش بود.

سپس WCO فرآوری شده برای تولید E-WCO به شرح زیر اپوکسید شد. ابتدا 620 گرم 30% H₂O₂160 گرم اسید استیک گلاسیال، 4 گرم اسید سولفوریک غلیظ و 4 گرم اوره در یک ظرف ضد نور مخلوط شده و به مدت 12 ساعت در اجاق با دمای 40 درجه سانتیگراد قرار داده شد تا یک معرف اپوکسیداسیون تهیه شود. سپس 1000 گرم WCO در یک راکتور همزده شیشه ای قرار داده شد و در دمای 40 درجه سانتی گراد حرارت داده شد و معرف اپوکسیداسیون اولیه تهیه شده به آرامی در عرض 2 ساعت به راکتور اضافه شد. پس از آن، مخلوط واکنش تا 70 درجه سانتیگراد حرارت داده شد و سپس در این دما به مدت 3 ساعت هم زده شد. مخلوط اجازه داده شد تا خنک شود، بیش از 12 ساعت نگه داشته شد و لایه لایه شد. سپس لایه فوقانی روغن جمع آوری شد، یک بار با محلول بی کربنات سدیم 5 درصد وزنی و دو بار با آب دیونیزه شده در دمای 60 درجه سانتی گراد شسته و در دمای 70 درجه سانتی گراد در خلاء به مدت 2 ساعت تبخیر شد. پس از سرد شدن، E-WCO به عنوان نوعی جامد زرد روشن بدون بو با مقدار اپوکسی 2. 56 به دست آمد.

در نهایت، E-WCO به دست آمده با SA یا CBS در نسبت جرمی 1:3، 1:1 یا 3:1 (جدول 1) مخلوط شد و سپس در دمای 80 درجه سانتی گراد حرارت داده شد تا یک مذاب همگن زرد روشن ایجاد کند که می توانددر قالب ریخته شود تا شکل بگیرد. پس از سرد شدن و قالب گیری، محصولات موم مبتنی بر WCO، از جمله شمع، مداد رنگی یا شکل موم به دست آمد (شکل 2). دستور سنتز موم بر اساس WCO در جدول 1 فهرست شده است.

جدول 1 دستور العمل سنتز موم بر اساس WCOa

2. 3 خصوصیات

مقدار ید روغن و مقدار اپوکسی E-WCO به ترتیب مطابق با استانداردهای چین GB/T 5532-2008 و GB/T 1677-2008 مورد آزمایش قرار گرفت. نقطه ذوب موم توسط یک ردیاب نقطه ذوب میکروسکوپ X-5 مورد آزمایش قرار گرفت. رنگ Lovibond موم ها توسط یک رنگ سنج Labo-Hub WSL-2 Lovibond مورد آزمایش قرار گرفت. شاخص نفوذ سوزن محصول موم توسط یک نفوذ سنج FY-2801 C در دمای 25 درجه سانتیگراد ثبت شد. طیف IR به عنوان گلوله های KBR در طیف وسیعی از 400-4000 سانتی متر ثبت شد−1در طیف سنج نیکولت 5700 FT-IR با وضوح طیفی 4. 00 سانتی متر−1بشرتصویر میکرو مورفولوژی موم در یک میکروسکوپ A1 با حالت انتقال ثبت شد. الگوی پراش اشعه ایکس پودر (PXRD) موم با پراش سنج PRD X'Pert با تابش مس Kα (λ = 1. 54056 Å) در 40 کیلو ولت و 40 میلی آمپر با سرعت اسکن 4 درجه دقیقه به دست آمد−1(2 θ). رطوبت موم با تستر محتوای رطوبت XY-100 MW-1 مورد آزمایش قرار گرفت.

عملکرد احتراق موم با استفاده از یک شمع مکعب (اندازه: 5 × 5 × 5 سانتی متر) انجام شد. چنین شمع ها به طور مکرر برای چندین آزمایش موازی تهیه شده بودند. شمع در یک محیط باز و بدون نسیم و بدون پشتیبانی جانبی روشن شد. زمان احتراق شمع از احتراق تا فرسودگی ثبت شد. هر یک از زمان احتراق ارائه شده در این مقاله نشان دهنده میانگین اندازه گیری چهار نمونه با ترکیب یکسان است.

3. نتایج و بحث

3. 1 نقطه ذوب

همانطور که در شکل 3 و جدول S1 در ESI نشان داده شده است ، † به عنوان مواد اولیه ، WCO خود یک جامد نرم در دمای اتاق با نقطه ذوب کم از 34-37 درجه سانتیگراد است. حفظ شکل آن در دمای اتاق دشوار است و از آن برای تولید محصولات موم مانند شمع و شکل موم استفاده نمی شود. در مقایسه با WCO ، E-WCO دامنه نقطه ذوب بالاتر (38-41 درجه سانتیگراد) را به نمایش گذاشت ، شکل آن پایدار است و می تواند در دمای اتاق نگهداری شود که تولید محصولات موم را ایده آل می کند. معرفی SA می تواند نقطه ذوب موم های مبتنی بر WCO را به میزان قابل توجهی افزایش دهد ، و با افزایش دوز SA ، نقاط ذوب نمونه های موم نیز روند فزاینده ای را نشان داد و به نقطه ذوب SA (57-58 درجه سانتیگراد) نزدیک شد. نتایج همچنین نشان داد که موم مبتنی بر WCO با 75 درصد وزنی SA (نمونه A3) نقطه ذوب بالاتر (54-56 درجه سانتیگراد) نسبت به SW تجاری (51-54 درجه سانتیگراد) نشان داد.

برخلاف SA، افزودن CBS بر روی E-WCO مواد مومی با نقطه ذوب پایین را تشکیل می دهد. همانطور که از نتایج مشاهده می شود (شکل 3)، نقطه ذوب نمونه های موم (B1-B3) ابتدا کاهش می یابد و سپس به آرامی افزایش می یابد، زیرا دوز CBS افزایش می یابد. این ممکن است به دلیل وجود نوعی ترکیبات ذوب همزمان با نقطه ذوب پایین باشد. نقطه ذوب موم مبتنی بر WCO 50 wt٪ CBS (نمونه B2، 33-38 درجه سانتیگراد) نزدیک به WCO بود. با این حال، نمونه B2 پایداری شکل و سختی بهتری را در دمای اتاق نسبت به WCO نشان داد.

3. 2 رنگ

به طور کلی از موم گیاهی برای تهیه شمع یا شکل مومی با اسانس بسیار هنری استفاده می شود. بنابراین، یک موم گیاهی خوب نیاز به رنگ روشن دارد تا رنگ آمیزی بعدی و سایر پردازش ها را تسهیل کند. طبق استاندارد چین GB/T 30392-2013، کدهای رنگ Lovibond مواد موم گیاهی عمدتاً در کد رنگ زرد (Y) و کد رنگ قرمز (R) منعکس شده است، با نیاز Y ≤ 35 و R ≤ 4، کهرنگ زرد روشن تا سفید را به صورت بصری نمایش دهید. کدهای رنگ Lovibond موم های مبتنی بر WCO و سایر نمونه های کنترل در شکل 4 و جدول S2 در ESI نشان داده شده است.. پس از اپوکسیداسیون، رنگ E-WCO روشن تر شد و به زرد تبدیل شد، با مقدار رنگ Lovibond کمتر Y = 34. 0 و R = 10. 0.

با توجه به رنگ سفید تقریباً خالص آنها ، معرفی SA یا CBS می تواند به طور موثری رنگ موم های مبتنی بر WCO را بهبود بخشد. با افزودن مقادیر بیشتر SA یا CBS ، کد رنگ Y و R مربوط به موم های مبتنی بر WCO کاهش می یابد. این نتایج همچنین نشان داد که محصولات موم شامل 50 درصد وزنی SA (نمونه های A2 و A3) یا CBS 75 درصد وزنی (نمونه B3) الزامات استاندارد چین را برآورده می کنند (شکل 4 (A)). در مقایسه با CBS ، SA حاوی موم مبتنی بر WCO می تواند به طور مؤثرتری به رنگ نور برسد. محصول موم با 75 درصد وزنی SA (نمونه A3) رنگ نور مشابهی (Y = 8. 1 ، R = 1. 8) را به SW تجاری (Y = 12. 1 ، R = 0. 7) نشان داد (شکل 4 (A) و (B)).

3. 3 سختی

سختی محصولات موم بر اساس WCO با استفاده از شاخص نفوذ سوزن مشخص شد و نتایج در شکل 5 و جدول S3 در ESI ارائه شده است. † از آنجا که WCO خیلی نرم بود ، شاخص نفوذ سوزن آن تشخیص داده نشد. پس از فرآیند اپوکسیداسیون ، سختی E-WCO بهبود یافت ، با شاخص نفوذ سوزن 22. 68 میلی متر. معرفی SA ، به طور قابل توجهی ، سختی موم مبتنی بر WCO. به عنوان مثال ، موم فقط 25 درصد وزنی SA (نمونه A1) شاخص نفوذ سوزن مشابه (5. 67 میلی متر) را به SW تجاری (5. 46 میلی متر) نشان داد. سختی نمونه های موم A 1-A3 روند فزاینده ای مشابه با دوز SA را نشان داد. به طور کلی ، موم های مبتنی بر WCO شامل SA به طور کلی در دمای اتاق سخت هستند و برای تولید شکل موم یا مداد رنگی مناسب هستند. از طرف دیگر ، معرفی CBS سختی را بهبود نمی بخشد ، به طور مؤثر ، و با افزایش دوز CBS ، شاخص نفوذ سوزن نمونه های موم (B 1-B3) ابتدا افزایش یافته و سپس کاهش می یابد ، اما همه از آن بزرگتر از E خالص E-wco

3. 4 عملکرد احتراق

عملکرد احتراق موم های سنتز شده مورد بررسی قرار گرفت و زمان احتراق مربوط به شمع های ساخته شده از موم مبتنی بر WCO ارائه شده است (شکل 6 و جدول S4 در ESI †). WCO خود برای حفظ شکل خود در دمای اتاق خیلی نرم بود و نتوانست شمع تولید کند. با توجه به نقطه ذوب و سختی بالاتر ، نسبتاً از E-WCO برای تولید یک شمع ایستاده آزاد استفاده شد که می تواند یک شعله ثابت و روشن و بدون دود سیاه ایجاد کند. با این حال ، سرعت ذوب آن به سرعت ساکت بود که زمان احتراق کوتاه (42 دقیقه) به نمایش گذاشته شد. پس از مقدمه SA ، با افزایش دوز SA ، زمان احتراق شمع ها بهبود می یابد ، به میزان قابل توجهی و بیشتر افزایش می یابد. به عنوان مثال ، شمع موم حاوی 50 درصد وزنی SA (نمونه A2) زمان احتراق مشابه (227 دقیقه) را به SW (276 دقیقه) تجاری نشان داد ، در حالی که شمع حاوی 75 درصد وزنی SA (نمونه A3) زمان احتراق طولانی تر (335)حداقل)در مورد علاوه بر CBS ، با افزایش دوز CBS ، زمان احتراق (نمونه های B 1-B3) در ابتدا افزایش یافته و سپس کاهش می یابد و در نهایت روند فزاینده ای نشان داد. به طور کلی ، معرفی CBS خصوصیات احتراق E-WCO را نسبت به SA بهبود نمی بخشد.

3. 5 طیف IR

برای یادگیری گروه های کاربردی موجود در محصولات ، طیف IR مربوطه آنها همانطور که در ESI نشان داده شده است ثبت شد (شکل S1). همانطور که مشاهده می شود ، WCO خام قله های ارتعاش کشش باند دوتایی را در 1638 سانتی متر به نمایش گذاشت−1و 888 سانتی متر−1بشرپس از اپوکسیداسیون ، E-WCO قله جذب اپوکسی را در 843 سانتی متر نشان داد−1و 898 سانتی متر−1، در حالی که اوج اوج دو برابر در 1638 سانتی متر−1ناپدید شد و این نشان می دهد که مولکول WCO با موفقیت اپوکسید شده است. در طیف IR سایر موم های مبتنی بر WCO ، با افزایش دوز SA یا CBS ، قله های گروه اپوکسی در 843 سانتی متر−1و 898 سانتی متر−1توسط قله های جذب SA یا CBS پوشانده شده و مشخص شد.

3. 6 میکرو مورفولوژی

نتایج مطالعه میکرو مورفولوژی موم های مبتنی بر WCO در شکل 7 نشان داده شده است. از تصاویر (شکل 7) و الگوهای پراش XRD (شکل S2 در ESI) ، می توان دریافت که جامد WCO نامنظم استذرات ریز با عملکرد تبلور ضعیف با تعداد قابل توجهی از قطرات روغن دایره ای. بر خلاف WCO ، E-WCO جامد از دانه های ریز یکنواخت بدون قطرات روغن تشکیل شده است که اندازه دانه آنها بسیار کوچکتر از SW تجاری بود. میکرو مورفولوژی SA خالص کریستال های کریستالی بزرگ و بزرگ را به طور مرتب مرتب می کند. به نظر می رسد که چرا SA به طور قابل توجهی اندازه دانه موم مبتنی بر WCO را افزایش می دهد ، و با افزایش دوز SA ، کریستال های ROD طولانی از SA افزایش می یابد و به تدریج شبکه های عبور سه بعدی را تشکیل می دهد. در مقایسه با SA ، اندازه دانه CBS دقیق تر است و موم های مبتنی بر WCO حاوی CBS همه میکرو مورفولوژی دانه ریز مشابه را نشان می دهند.

3. 7 تأثیر اپوکسیداسیون و ترکیب با SA یا CBS بر روی موم

یک موم مبتنی بر گیاه با کیفیت خوب باید دارای رنگ سبک ، بی بو ، سختی و نقطه ذوب باشد و محصول شمع آن باید زمان احتراق کافی داشته باشد. WCO از تری گلیسیریدهای عمدتاً مخلوط با مقدار مشخصی از اوراق قرضه مضاعف و همچنین بسیاری از ناخالصی های ارگانیک رنگی یا بو است. اوراق دوتایی اشباع نشده به یک آرایش مولکولی شل منجر می شود. این با نتایج میکرو مورفولوژی مطابقت خوبی دارد (شکل 7) که نشان داد WCO متشکل از ذرات ریز نامنظم و حتی قطره روغن مایع که ممکن است باعث ذوب کم و سختی بسیار ضعیف WCO شود. WCO همراه با رنگ تیره و بوی تند و زننده از ناخالصی های مختلف آن ، به عنوان مواد اولیه موم کاندیدای خوبی نیست.

نتایج تجربی نشان داد که واکنش اپوکسیداسیون می تواند مبنایی برای تبدیل WCO به موم باشد. ابتدا معرف اپوکسیداسیون حاوی پراستیک اسید با واکنش پراکسید هیدروژن و اسید استیک یخچالی تولید شد. به عنوان اکسیدان قوی، اسید پراستیک اضافی باعث تخریب پراکسیداتیو به ناخالصی های آلی رنگی و بدبو در WCO می شود و بوی ترشی را از بین می برد و رنگ آن را بهبود می بخشد. دوم، پیوندهای دوگانه غیراشباع در WCO برای تشکیل گروه های اپوکسی اپوکسید شدند. در مقایسه با WCO، تری گلیسیریدهای اپوکسی در E-WCO می توانند دانه های منظم تری را بدون قطرات روغن تشکیل دهند (شکل 7). بنابراین، E-WCO نقطه ذوب و سختی بالاتری نسبت به WCO نشان داد، که می توانست شکل خود را در دمای اتاق یا مرحله احتراق اولیه حفظ کند. علاوه بر این، E-WCO دارای رنگ نسبتاً روشن و بی بو است و از این رو، می تواند به عنوان ماده مومی استفاده شود.

با این حال، رنگ E-WCO به طور کامل با استانداردهای مورد نیاز چین مطابقت ندارد. علاوه بر این، E-WCO به دلیل دانه های بسیار کوچک در جامد خود، نقطه ذوب پایین تر و سختی ضعیف تری نسبت به SW تجاری نشان می دهد، و شمع آن نرم بود و زمان احتراق کوتاهی را در طول فرآیند احتراق نشان می داد. بنابراین، معرفی ترکیبی با نقطه ذوب نسبتاً بالا، سختی خوب و رنگ روشن می تواند موم مبتنی بر WCO را اصلاح کند. مشاهده شد که SA برای ساخت موم مبتنی بر WCO با عملکرد بهتر بسیار مناسب است. بلورهای بزرگ میله بلند SA می توانند یک شبکه تقاطع سه بعدی پایدار را تشکیل دهند (شکل 7)، که به طور موثر محدودیت های مرتبط با اندازه دانه E-WCO را حل می کند. این امر نقطه ذوب و سختی موم مبتنی بر WCO را افزایش می دهد و زمان احتراق شمع آن را در طول فرآیند احتراق افزایش می دهد. علاوه بر این، SA رنگ روشن می تواند به طور موثر کد رنگ موم مبتنی بر WCO را کاهش دهد. به طور کلی، موم مبتنی بر WCO حاوی ≥50 درصد وزنی SA (به عنوان مثال نمونه های A2 و A3) عملکرد مشابهی با SW تجاری نشان داد و الزامات استاندارد ملی را برآورده کرد. بنابراین، موم مبتنی بر WCO ناشی از SA را می توان برای ساخت محصولات مومی واقعی مانند شمع، مداد رنگی یا شکل موم استفاده کرد. با توجه به کاربرد WCO به عنوان ماده اولیه، موم مبتنی بر WCO مقرون به صرفه و قابل رقابت در بازار است. کل هزینه های سنتز نمونه های موم 0. 64 دلار در هر کیلوگرم برای A2 و 0. 88 دلار در هر کیلوگرم برای A3 است که به ترتیب حدود 1/4 و 1/3 SW تجاری (2. 35 دلار در هر کیلوگرم) است.

در مقایسه با SA، CBS همچنین می تواند کد رنگ موم مبتنی بر WCO را به طور موثر کاهش دهد. با این حال، به عنوان نوعی روغن، CBS نمی تواند کریستال های بزرگ و بسیار کریستالی مانند SA را تشکیل دهد، که نشان می دهد نمی تواند مشکل اندازه دانه های E-WCO را پر کند. در نتیجه، موم های مبتنی بر WCO حاوی CBS نقطه ذوب، سختی و زمان احتراق نسبتاً پایینی را نشان دادند و عملکرد کلی آنها به خوبی SA شامل موم های مبتنی بر WCO نبود.

4. نتیجه گیری

در این مقاله، ما سنتز و خواص موم کم هزینه بر اساس WCO را گزارش می کنیم و تأثیر اپوکسیداسیون و افزودن SA یا CBS بر کیفیت موم را مورد بحث قرار می دهیم. نتایج نشان داد که واکنش اپوکسیداسیون می تواند E-WCO با رنگ روشن تر، نقطه ذوب و سختی بالاتر نسبت به WCO اصلی تولید کند. از سوی دیگر، ترکیب اصلاح کننده مناسب با E-WCO عملکرد موم مبتنی بر WCO را بیشتر بهبود بخشیده است و SA به عنوان یک اصلاح کننده ایده آل ثابت شد. شمع موم مبتنی بر WCO ساخته شده از E-WCO و SA دارای رنگ روشن، بی بو، سختی خوب، نقطه ذوب مناسب و زمان احتراق نسبتا طولانی است که الزامات استاندارد ملی را برآورده می کند و از این رو، می تواند جایگزین تجاری ساخته شده از SW شود. علاوه بر این، موم مبتنی بر WCO دارای مزایای اضافی بسیاری مانند هزینه سنتز کم، شرایط واکنش ملایم، مسیر سنتز راحت و عدم آلودگی ثانویه است. در مقایسه با استراتژی های رایج تبدیل WCO به بیودیزل، استراتژی فعلی تبدیل WCO به موم مقیاس صنعتی و ارزش بازار نسبتاً کمتری را نشان می دهد، اما می تواند با سرمایه گذاری بسیار کمتر در کارخانه و تجهیزات و کنترل تولید انعطاف پذیرتر انجام شود. از آنجایی که تولید موم مبتنی بر WCO مبتنی بر استفاده مؤثر از WCO با ارزش ید کم و محتوای ناخالصی بالا است که برای تولید بیودیزل نامناسب است، می توان تصور کرد که یک مرحله عاقلانه تیمار WCO و سنتز همزمان موم و مومبیودیزل می تواند راه حل بهتری برای بازیافت WCO به خصوص در مناطق عقب مانده اقتصادی باشد.

تضاد علاقه

هیچ تضادی برای اعلام وجود ندارد.

اختصارات

نمادها

سپاسگزاریها

این کار توسط کمک های مالی بنیاد ملی علوم طبیعت چین (شماره 51763007) ، برنامه بنیاد علوم طبیعی Guangxi (شماره 2015GXNSFBA139033) ، برنامه اصلی بهبود توانایی برای معلمان جوان و میانسال Guangxi (شماره KY2016YB186) پشتیبانی شد. آزمایشگاه کلیدی Guangxi از مواد و دستگاه های نوری و الکترونیکی (شماره 20 AA-15 و 20 AA-9) ، و همچنین به اشتراک گذاری پایه آزمایشگاه کلیدی Guangxi از ژئومکانیک و مهندسی ژئوتکنیک (شماره 17-J-21-7)بشرنویسندگان دوست دارند از Editsprings (https://www. editsprings. cn/) برای خدمات متخصص زبانی ارائه شده ، قدردانی کنند.

منابع

1. J. C. C. Santana ، A. C. Miranda ، L. Souza ، C. L. K. Yamamura ، D. F. Coelho ، E. B. Tambourgi ، F. T. Berssaneti و L. L. Ho ، پایداری ، 2021 ، 13 ، 9185 Crossrefcas.
2. H. H. Bandbafha ، C. Li ، X. Chen ، W. Peng ، M. Aghbashlo ، S. S. Lam and M. Tabatabaei ، J. Hazard. مادر، 2021 ، 127636 Search PubMed.
3. V. C. Ravelo و J. S. Rodriguez ، J. Enround. مدیریت، 2018 ، 228 ، 117 129 CrossRefPubmed.
4. N. S. A. Zamanhuri ، M. F. Hanafi و N. Sapawe ، Mater. امروز: Proc.، 2020 ، 31 ، A12 2-A125 Search PubMed.
5. T. K. Sahu ، S. Sarkar and P. C. Shukla ، سوخت ، 2021 ، 283 ، 119262 Crossrefcas.
6. S. S. Bargole ، R. Bhoi ، S. George and V. K. Saharan ، فناوری پیشرفته برای تبدیل زباله به سوخت و مواد شیمیایی ، 2021 ، جلد. 1 ، صص 231 272 Search PubMed.
7. W. Zhang ، H. Ji ، Y. Song ، S. Ma ، W. Xiong ، C. Chen ، B. Chen and X. Zhang ، J. Cleaner Prod.، 2020 ، 274 ، 122918 Crossrefcas.
8. ر.
9. L. M. Orozco ، S. Cardona ، C. Gomez ، H. Inciarte ، Y. Villada و L. Rios ، Prog. ارگکت، 2021 ، 161 ، 106467 Crossrefcas.
10. K. Sharma ، S. S. Toor ، J. Brando ، T. H. Pedersen and L. A. Rosendahl ، J. Cleaner Prod.، 2021 ، 294 ، 126214 Crossrefcas.
11. A. Pospisilova ، I. Novackova و R. Prikryl ، Bioresour. تکنول، 2021 ، 326 ، 124683 Crossrefcaspubmed.
12. B. H. H. Goh ، C. T. Chong ، Y. Ge ، H. C. Ong ، J. H. Ng ، B. Tian ، V. Ashokkumar ، S. Lim ، T. Seljak and V. Jozsa ، CONSERTION CONSECTION. مدیریت، 2020 ، 223 ، 113296 Crossrefcas.
13. B. Changmai ، C. Vanlalveni ، A. P. Ingle ، T. Noor ، R. Bhagat and S. L. Rokhum ، RSC Adv.، 2020 ، 10 ، 41625 RSC.
14. D. Singh ، D. Sharma ، S. L. Soni ، C. S. Inda ، S. Sharma ، P. K. Sharma and A. Jhalani ، J. Cleaner Prod.، 2021 ، 307 ، 127299 Crossrefcas.
15. R. S. Nursal ، A. Khalid ، I. S. Abdullah ، N. Jaat ، N. Darlis and H. Koten ، سوخت ، 2021 ، 306 ، 121695 Crossref.
16. I. S. Abdullah ، A. Khalid ، N. Jaat ، R. S. Nursal ، H. Koten and Y. Karagoz ، سوخت ، 2021 ، 297 ، 120706 Crossref.
17. M. Mohadesi ، B. Aghel ، M. Maleki and A. Ansari ، سوخت ، 2020 ، 263 ، 116659 Crossrefcas.
18. B. Panchal ، Z. Zhu ، S. Qin ، T. Chang ، Q. Zhao ، Y. Sun ، C. Zhao ، J. Wang ، K. Bian and S. Rankhamb ، تجدید. انرژی ، 2022 ، 181 ، 341-354 CrossRefcas.
19. N. F. Sulaiman ، N. I. Ramly ، M. H. A. Mubinc و S. L. Lee ، RSC Adv.، 2021 ، 11 ، 21781 RSC.
20. J. Yang and H. Shan ، J. Cleaner Prod.، 2021 ، 282 ، 125331 Crossref.
21. Y. Zhao ، C. Wang ، L. Zhang ، Y. Chang and Y. Hao ، انرژی پایدار تجدید پذیر Rev. ، 2021 ، 140 ، 110661 CrossRefcas.
22. P. Sharma ، M. Usman ، E. S. Salama ، M. Redina ، N. Thakur and X. Li ، Waste Manag.، 2021 ، 136 ، 219 229 Crossrefcaspubmed.
23. A. S. Yusuff ، A. O. Gbadamosi and L. T. Popoola ، J. Enround. شیمیاییمهندس، 2021 ، 9 ، 104955 CrossRefcas.
24. W. H. Foo ، W. Y. Chia ، D. Y. Y. Tang ، S. S. N. Koay ، S. S. Lim and K. W. Chew ، J. Hazard. مادر، 2021 ، 417 ، 126129 Crossrefcaspubmed.
25. H. M. Khan ، T. Iqbal ، C. H. Ali ، A. Javaid and I. I. Cheema ، سوخت ، 2020 ، 277 ، 118091 Crossref.
26. A. R. Mohammed and C. Bandari ، Biofuels ، 2018 ، 9 ، 567-574 Crossref.
27. F. Zaman ، M. W. Ishaq ، N. Ul-Haq ، W. U. Rahman ، M. M. Ali ، F. Ahmed and A. Ul Haq ، Chembioeng Rev. ، 2022 ، 9 (شماره 1) ، 1-16 Search PubMed.
28. M. A. Gonçalves ، E. K. L. Mares ، J. R. Zamian ، G. N. D. R. Filho و L. R. V. d. Conceição ، سوخت ، 2021 ، 304 ، 121463 Crossref.
29. A. Gouran ، B. Aghel and F. Nasirmanesh ، سوخت ، 2021 ، 295 ، 120542 Crossrefcas.
30. H. Kumar ، A. A. Renita and S. A. Jabasingh ، محیط. پیشوایانرژی پایدار ، 2021 ، 40 ، 13632 Search PubMed.
31. J. H. C. Wancura ، A. L. Fantinel ، G. A. Ugalde ، F. F. Donato ، J. V. d. Oliveira ، M. V. Tres و S. L. Jahn ، J. Cleaner Prod.، 2021 ، 285 ، 124838 Crossrefcas.
32. J. Patchimpet ، B. K. Simpson ، K. Sangkharak و S. Klomklao ، تجدید. انرژی ، 2020 ، 153 ، 861-869 Crossrefcas.
33. Y. Xiong ، W. F. Miao ، N. N. Wang ، H. M. Chen ، X. R. Wang ، J. Y. Wang ، Q. L. Tan and S. P. Chen ، Waste Manag.، 2019 ، 85 ، 295-303 Crossrefcaspubmed.
34. K. Rezaei ، W. Tong and L. A. Johnson ، J. Am. شیمیایی روغن. SOC.، 2002 ، 79 ، 1241 1247 Crossrefcas.
35. T. Fei ، K. Ren and T. Wang ، J. Am. شیمیایی روغن. SOC.، 2020 ، 97 ، 1141 1150 Crossrefcas.
36. R. X. Chen and W. C. Wang ، تجدید. انرژی ، 2019 ، 135 ، 819-835 CrossRefcas.
37. P. Dujjanutat و P. Kaewkannetra ، تجدید. انرژی ، 2020 ، 147 ، 464-472 CrossRefcas.
38. P. Ji ، Z. Fan ، M. Niu ، L. Pan ، G. Jing ، R. Tian and W. Li ، React. Kinet. ، Mech. کاتال، 2021 ، 132 ، 751-769 CrossRefcs.
39. H. Iida ، K. Takahashi ، A. Yanagisawa ، H. Hashimoto و A. Igarashi ، شیمی غذایی.، 2021 ، 340 ، 127927 Crosspubed.
40. P. T. Wai ، P. Jiang ، Y. Shen ، P. Zhang ، Q. Gu and Y. Leng ، RSC Adv.، 2019 ، 9 ، 38119 Rs.
41. P. D. Jadhav ، A. V. Patwardhan and R. D. Kulkai ، Mol. کاتال، 2021 ، 511 ، 111748 Crossrefcas.
42. M. J. Jalil ، A. Hadi و I. S. Azmi ، Mater. تیغهفیزیک، 2021 ، 270 ، 124754 CrossRefcas.
43. S. Bashiri ، B. Ghobadian ، M. D. Soufi and S. Gorjian ، Mater. علمیفن آوری انرژی.، 2021 ، 4 ، 119 127 CAS.< Pan> P. Ji ، Z. Fan ، M. Niu ، L. Pan ، G. Jing ، R. Tian and W. Li ، React. Kinet. ، Mech. کاتال، 2021 ، 132 ، 751-769 CrossRefcs.