Neizotermna kinetika desorpcije etanola adsorbovanog na ugljeničnom molekulskom situ CMS-3A

  • Nikola S. Jovančić Univerzitet u Beogradu, Fakultet za fizičku hemiju
  • Borivoj K. Adnađević University of Belgrade, Faculty of Physical Chemistry
  • Jelena D. Jovanović University of Belgrade, Faculty of Physical Chemistry
DOI: https://doi.org/10.5937/vojtehg65-12187
Ključne reči: dependant||, ||zavisnost, absorbers||, ||absorbenti, molecular sieves||, ||molekulska sita, Analytical models||, ||analitički modeli, model||, ||modeli, zeolites||, ||zeoliti, CMS-3A||, ||CMS-3A, kinetics||, ||kinetika, Ethanol||, ||etanol, desorption||, ||desorpcija,

Sažetak


U ovom radu proučavana je kinetika desorpcije etanola prethodno adsorbovanog na ugljeničnom molekulskom situ CMS-3A. Glavni izvori bioetanola su fermentabilni šećeri, kukuruz i lignocelulozni otpadni materijal. Proizvedeni bioetanol sadrži određenu količinu vode, a da bi se prečistio koriste se razne separacione metode koje još nisu dovoljno ispitane. Glavni problem pri prečišćavanju bioetanola je visoka cena, kao i znatan utrošak energije koji predstavlja više od 50% energije koju bioetanol proizvodi. Selektivna adsorpcija etanola sa zeolita znatno smanjuje utrošak energije pri proizvodnji. Nažalost, ova metoda je veoma spora. Radi poboljšanja kinetike desorpcije koriste se različite tehnike, koje nisu dovoljno ispitane. Jednu od praktičnijih i jeftinijih metoda koja se koristi pri prečišćavanju bioetanola predstavlja desorpcija etanola sa ugljeničnog molekulskog sita, pri čemu voda ostaje zadržana na ugljeničnom molekulskom situ. Međutim, ova metoda nije dovoljno ispitana, a radi poboljšanja proizvodnje (brzine proizvodnje) potrebno je poznavati kinetiku desorpcije etanola sa zeolita. Malo je naučnih radova i literature koji proučavaju kinetiku desorpcije (brzinu desorpcije) etanola sa zeolita Za određivanje kinetike desorpcije u ovom radu je korišćena neizotermna termogravimetrijska tehnika. Ustanovljena je kompleksna zavisnost energije aktivacije od stepena desorpcije, kao i matematički model po kojem se desorpcija odigrava. Ovaj model zasnovan je na kompleksnoj zavisnosti brzine desorpcije od vremena i temperature. Zbog kompleksnosti modela dolazi do promene brzine desorpcije i energije aktivacije sa temperaturom. Matematički model ustanovljen u ovom radu zasniva se na kompleksnoj zavisnosti brzine desorpcije i energije aktivacije od temperature i pokazuje na koji način se desorpcija odigrava u nekoliko stupnjeva. Poznavanje kinetike procesa desorpcije etanola može doprineti boljoj i ekonomičnijoj proizvodnji bioetanola.

 

Biografija autora

Nikola S. Jovančić, Univerzitet u Beogradu, Fakultet za fizičku hemiju

nastavnik fizike,

master fizikohemičar

Reference

Adnadjevic, B., & Jovanovic, J., 2012. Kinetics of Isothermal Ethanol Adsorption onto a Carbon Molecular Sieves under Conventional and Microwave heating. Chemical Engineering Technology, 34(4), pp.761-768. Available at: http://dx.doi.org/10.1002/ceat.201100153.

Akahira, T., & Sunose, T., 1971. Trans. Joint Convention of Four Electrical Institutes. Research Report, Chiba Institute of Technology, 16(246), pp.22-31.

Coats, A.W., & Redfern, J.P.,1964. Kinetic Parameters from Thermogravimetric Data. Nature, 201(4914), pp.68-69. Available at: http://dx.doi.org/10.1038/201068a0.

Fujita, H., Qian, Q., Fujii, T., Moschizuki, K., & Sakoda, A., 2011. Isolation of ethanol from its aqueous solution by liquid phase adsorption and gas phase desorption using molecular sieving carbon. Adsorption, 17, pp.869-879.

Hashi, M., Tezel, F.H., & Thibault, J., 2010. Ethanol Recovery from Fermentation Broth via Carbon Dioxide Stripping and Desorption. Energy & Fuels, 24(9), pp.4628-4637.

Kaminski, W., Marszalek, J., & Ciolkowska, A., 2008. Renewable energy source: Dehydrated ethanol. The Chemical Engineering Journal, 135(1), pp.95-102. Available at: http://dx.doi.org/10.1016/j.cej.2007.03.017.

Khawam, A., & Flanagan, R.D., 2005. Complementary use of model-free and modelistic methods in the analysis of solid-state kinetics. J Phys Chem B, 109(20), pp.10073-80. pmid:16852219.

Kosaric, N., Vardar-Sukan, F., & Pieper, H.J., 2001. The Biotechnology of ethanol: Classical and Future Application. In: M. Roehel Ed., Weinheim: Wiley - VCH.

Oudshoorn, A., van der Wielen, L.A.M., & Straathof, A.J.J., 2012. Desorption of butanol from zeolite material. Biochemical Engineering Journal, 67, pp.167-172.

Saravanan, V., Waijers, A.D., Ziari, M., & Noordemeer, M.A., 2010. Recovery of 1-butanol from aqueous solutions using zeolite ZSM-5 with a high Si/Al ratio; suitability of a column process for industrial applications. Biochemical Engineering Journal, 49, pp.33-39.

Vyazovkin, S., & Linert, W., 1995. Thermaly induced reactions of solids, isokinetic relationship of nonisothermal decomposition of solids. Chem Phys, 193, pp.109-118.

Objavljeno
2017/04/03
Broj časopisa
Vol. 65 Br. 2 (2017): april – jun
Rubrika
Originalni naučni radovi

Vojnotehnički glasnik omogućava otvoreni pristup i, u skladu sa preporukom CEON-a, primenjuje Creative Commons odredbe o autorskim pravima:

Autori koji objavljuju u Vojnotehničkom glasniku pristaju na sledeće uslove:

  1. Autori zadržavaju autorska prava i pružaju časopisu pravo prvog objavljivanja rada i licenciraju ga Creative Commons licencom koja omogućava drugima da dele rad uz uslov navođenja autorstva i izvornog objavljivanja u ovom časopisu.
  2. Autori mogu izraditi zasebne, ugovorne aranžmane za neekskluzivnu distribuciju rada objavljenog u časopisu (npr. postavljanje u institucionalni repozitorijum ili objavljivanje u knjizi), uz navođenje da je rad izvorno objavljen u ovom časopisu.
  3. Autorima je dozvoljeno i podstiču se da postave objavljeni rad onlajn (npr. u institucionalnom repozitorijumu ili na svojim internet stranicama) pre i tokom postupka prijave priloga, s obzirom da takav postupak može voditi produktivnoj razmeni ideja i ranijoj i većoj citiranosti objavljenog rada (up. Efekat otvorenog pristupa).