Katalitik membranla solketal sentezi
Solketal synthesis using catalytic membrane
Yazar: GÜLER HASIRCI
Danışman: PROF. DR. NİLÜFER HİLMİOĞLU
Kocaeli Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering ; Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences

Özet:
Membran teknolojilerindeki gelişmeler membranların kimya endüstrisindeki önemini hızla arttırmıştır. Son zamanlarda membranların ayırma ve saflaştırma yanında reaksiyonu da katalizleyebilmesi, oluşan yan ürünlerinden bazılarını reaksiyon ortamından uzaklaştırıp bünyesinde tutması sonucu reaktif dönüşümü arttırması katalitik membranlara olan ilgiyi arttırmıştır. Katalitik membranların düşük maliyeti, düşük enerji tüketimi ve çevreci olması ile de bu ilgi daha da artmıştır. Son yıllarda fosil yakıt kullanımına bağlı çevre sorunları nedeniyle yakıtlara katılarak yakıt özelliklerini iyileştiren ve yakıtı daha çevreci hale getiren yakıt katkı maddelerinden biri olan solketal literatürde oldukça dikkat çekmektedir. Bu çalışmada heterojen katalizör olarak katalitik membranla solketal sentezi incelenmiştir. Katalitik membran PVA (polivinil alkol) polimeri, katalizör görevi gören poly(2-acrylamido-2-methyl-1-propanesulfonic acid) (PAMPS) homopolimeri ile çapraz bağlayıcı olarak kullanılan sülfosüksinik (SSA) asitten hazırlanmıştır. Gerçekleştirilen reaksiyon gliserolün asetilasyonudur. Reaksiyonlar karşılaştırma için PVA/PAMPS katalitik membranı ile kesikli reaktörde ve serbest katalitik membranla pervaporasyon membran reaktörde (PVMR) gerçekleştirilmiştir. Yapılan reaksiyonlar sonucu en yüksek solketal veriminin elde edildiği optimum reaksiyon koşulları sıcaklık 60°C, başlangıç reaktant aseton/gliserol mol oranı 6, katalizör miktarı gliserole göre ağırlıkça %1,26, zaman 3 saat olarak belirlenmiştir. Bu koşullardaki en yüksek verim değerleri kesikli reaktörde % 95, PVMR'de % 82 olarak elde edilmiştir.

Abstract:
Improvements in membrane technologies have rapidly increased the importance of membranes in the chemical industry. Recently, the ability of membranes to catalyze the reaction addition to separation and purification, increasing the reactive conversion by removing some of the formed by-products from the reaction medium have increased the interest in catalytic membranes. Low cost, low energy consumption and environmental friendliness are the advantages of catalytic membranes. Solketal, which is one of the fuel additives that improves fuel properties and makes fuel more environmentally friendly by addition to fuels due to environmental problems related to fossil fuel use in recent years, has attracted considerable attention in the literature. In this study, solketal synthesis with PVA / PAMPS catalytic membrane as heterogeneous catalyst was investigated. The catalytic membrane was prepared from Polivinil alcohol (PVA) , poly (2-acrylamido-2-methyl-1-propanesulfonic acid) (PAMPS), which acts as a catalyst and sulfosuccinic (SSA) acid, which is used as a crosslinker. The reaction is acetylation of glycerol. Reactions for comparison were performed in the batch reactor with the PVA / PAMPS catalytic membrane and in the pervaporation membrane reactor (PVMR) with the free catalytic membrane. Optimum reaction conditions where the highest solketal yield was obtained as a result of the reactions were determined as temperature 60°C, starting reactant acetone / glycerol molar ratio 6, catalyst amount 1.26 % by weight and time 3 hours. The highest yields were 95% in batch reactor and 82% in PVMR.