Year 2019, Volume , Issue 15, Pages 561 - 570 2019-03-31

Biyodizeldeki Suyun Reçine ile Uzaklaştırılması: Adsorpsiyon İzotermi, Kinetiği ve Termodinamik İncelemesi

Zeynep Çelik Okumuş [1] , Tuba Hatice Doğan [2]


Fosil kökenli yakıtların kullanımına ilişkin ciddi çevresel kaygılar, her geçen gün alternatif temiz yakıtlara olan ilgiyi artırmaktadır. Biyodizel, uygun bir katalizör eşliğinde, bir alkolle trigliseritlerin transesterifikasyonu yoluyla üretilen, temiz, biyolojik olarak bozulabilen, toksik olmayan ve yenilenebilir bir yakıttır. Biyodizel üretimi sırasında, yan ürün olarak oluşan gliserin ayrıldıktan sonra, ham biyodizelin belli uluslararası yakıt standartlarını (EN 14214 ya da ASTM D6751) karşılaması için saflaştırılması gerekir. Biyodizelde safsızlıkların varlığı, sadece motor performansını önemli ölçüde etkilemekle kalmaz, aynı zamanda onun kullanımı ve depolanmasını da zorlaştırır. Bu nedenle ham biyodizelin saflaştırılması bir zorunluluk olarak karşımıza çıkar. Ham biyodizeli saflaştırmak için, hem ıslak hem de kuru yıkama yapılabilmesine rağmen, genellikle kullanılan yöntem ıslak yıkama (su ile yıkama) yöntemidir. Ancak bu yöntemde kullanılan suyun, biyodizelden çok iyi uzaklaştırılması gerekir. Biyodizel üretimi için yağların geleneksel transesterifikasyonunda, su her zaman olumsuz etkiler yaratır. Biyodizeldeki suyun varlığı, sabun oluşumuna neden olur, katalizörü tüketir, katalizörün etkinliğini azaltır ve bunların tümü düşük dönüşüme neden olur. Ayrıca üretilen yakıtın kalitesini de olumsuz etkiler.

Bu çalışmada, biyodizeldeki suyun, katyonik Dowex HCR-S iyon değiştirici reçine ile adsorpsiyon mekanizması çalışılmış ve prosesin adsorpsiyon dengesi, adsorpsiyon kinetiği ve adsorpsiyon termodinamiği incelenmiştir. Bu kapsamda Langmuir, Freundlich, Temkin ve Dubinin-Radushkevich izotermleri denenmiş ve deneysel verilere en uygun izotermin, R2 değeri 0.997 olan Langmuir izotermi olduğu bulunmuştur. Ayrıca, maksimum adsorpsiyon kapasitesi, 53.48 mg g-1 olarak tespit edilmiştir. Kinetik verilerin analizleri, yalancı birinci mertebe ve yalancı ikinci mertebe kinetik modelleri kullanılarak yapılmıştır. Elde edilen sonuçlar, adsorplama prosesinin, yalancı ikinci mertebe kinetik modele en iyi uyduğunu göstermiştir. Çalışmada, ayrıca adsorpsiyon termodinamiği de incelenmiştir. Buna göre, adsorpsiyon prosesinin kendiliğinden gerçekleştiği (∆Go < 0) ve ekzotermik olduğu (∆Ho < 0) belirlenmiş ve Dowex HCR-S katyonik reçinenin biyodizelden su adsorpsiyonu için, uygun bir adsorbent olduğuna karar verilmiştir. 

Biyodizel, Dowex HCR-S reçine, su adsorpsiyonu, izoterm, kinetik, termodinamik
  • Alves, M.J., Cavalcanti, I.V., Resende, M.M., Cardoso, V.L., Reis, M.H. (2016). Biodiesel dry purification with sugarcane bagasse, Industrial Crops and Products, 89, 119-127.
  • Andrei, M. (2016). Aspects Related to the Purification of Biodiesel Synthesized in Alkaline Catalysis, Revista De Chime, 67(4), 791-795.
  • Atadashi, I.M. (2015). Purification of crude biodiesel using dry washing and membrane technologies. Alexandria Engineering Journal, 54 (4), 1265-1272.
  • Atadashi, I.M., Aroua, M.K., Abdul Aziz, A.R., Sulaiman, N.M.N. (2012). The effects of water on biodiesel production and refining technologies: A review. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 16, 3456–3470.
  • Berrios, M., Martin, M.A., Chica A.F., Martin, A. (2011). Purification of biodiesel from used cooking oils. Applied Energy, 88, 3625–3631.
  • Çelik-Okumuş, Z., Doğan, T.H., Temur, H. (2019). Removal of water by using cationic resin during biodiesel purification. Renewable Energy, X.
  • Dubinin, M., Radushkevich, L. (1947). Equation of the characteristic curve of activated charcoal. Chemisches Zentralblatt, 1, 875.
  • Elmorsi, T.M., Mohamed, Z.H., Shopak, W., Ismaiel, A.M. (2014). Kinetic and Equilibrium Isotherms Studies of Adsorption of Pb(II) from Water onto Natural Adsorbent. Journal of Environmental Protection, 5, 1667-1681.
  • Faccini, C.S., da Cunha, M.E., Aranda Moraes, M.S., Krause, L.C., Manique, M.C., Rodrigues, M.R.A., Benvenutti, E.V., Caramao, E.B. (2011). Dry washing in biodiesel purification: a comparative study of adsorbents. Journal of the Brazilian Chemical Society, 22, 558–563.
  • Gündüz, F., Bayrak, B. (2017). Biosorption of malachite green from an aqueous solution using pomegranate peel: Equilibrium modelling, kinetic and thermodynamic studies. Journal of Molecular Liquids, 243, 790-798.
  • Hayyan, M., Mjalli, F.S, Hashim, M.A., Alnashef, I.M. (2010). A novel technique for separating glycerine from palm oil-based biodiesel using ionic liquids. Fuel Processing Technology, 91, 116–120.
  • Kanca, A., Temur, H. (2016). The effects of long-term storage on the cold flow properties and viscosity of canola-based biodiesel. Energy Sources, Part A: Recovery, Utilization, and Environmental Effects, 38(15), 2205-2210.
  • Kusdiana, D., Saka, S. (2004). Effects of water on biodiesel fuel production by supercritical methanol treatment. Bioresource Technology, 91 (3), 289-295.
  • Langmuir, I. (1918). The adsorption of gases on plane surfaces of glass, mica and platinum, Journal of the American Chemical Society, 40, 1361–1403.
  • Li, R., Liang, N., Ma, X., Chen, B., Huang, F. (2019). Study on the adsorption behavior of glycerin from fatty acid methyl esters by a tertiary amine-type anion exchange resin. Journal of Chromatography A, 1586, 62-71.
  • Ma, F., Hanna, M. A. (1999). Biodiesel production: A review. Bioresour Technology, 70, 1-15.
  • Özgül-Yücel, S., Türkay, S. (2003). Purification of FAME by rice hull ash adsorption. Journal of the American Oil Chemists’s Society, 80, 373-376.
  • Rudzinski, W., Plazinski, W. (2006). Kinetics of Solute Adsorption at Solid/Solution Interfaces: A Theoretical Development of the Empirical Pseudo-First and Pseudo-Second Order Kinetic Rate Equations, Based on Applying the Statistical Rate Theory of Interfacial Transport. The Journal of Physical Chemistry B, 110, 16514-16525. Shadid, E.M., Jamal, Y. (2011). Production of biodiesel: A technical review. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 15, 4732-4745.
  • Shibasaki-Kitakawa, N., Kanagawa, K., Nakashima, K., Yonemoto, T. (2013). Simultaneous production of high quality biodiesel and glycerin from Jatrophaoil using ion-exchange resins as catalysts and adsorbent. Bioresource Technology, 142, 732–736.
  • Temkin, M., Pyzhev, V. (1940). Recent Modifications to Langmuir isotherms. Acta Physico-Chimica Sinica, 12, 217–222.
  • Veljkovic, V.B., Bankovic-llic, I.B., Stamenkovic, O.S. (2015). Purification of crude biodiesel obtained by heterogeneously-catalyzed transesterification. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 49, 500-516.
  • Wall, J., Van Gerpen, J., Thompson, J. (2011). Soap and glycerin removal from biodiesel using waterless processes. Transactions of the Asabe, 54, 535-541.
Primary Language tr
Subjects Engineering
Journal Section Makaleler
Authors

Orcid: 0000-0002-4463-3104
Author: Zeynep Çelik Okumuş

Orcid: 0000-0001-8369-9416
Author: Tuba Hatice Doğan (Primary Author)
Institution: ATATÜRK ÜNİVERSİTESİ
Country: Turkey


Dates

Publication Date : March 31, 2019

Bibtex @research article { ejosat535977, journal = {Avrupa Bilim ve Teknoloji Dergisi}, issn = {}, eissn = {2148-2683}, address = {}, publisher = {Osman SAĞDIÇ}, year = {2019}, volume = {}, pages = {561 - 570}, doi = {10.31590/ejosat.535977}, title = {Biyodizeldeki Suyun Reçine ile Uzaklaştırılması: Adsorpsiyon İzotermi, Kinetiği ve Termodinamik İncelemesi}, key = {cite}, author = {Çelik Okumuş, Zeynep and Doğan, Tuba Hatice} }
APA Çelik Okumuş, Z , Doğan, T . (2019). Biyodizeldeki Suyun Reçine ile Uzaklaştırılması: Adsorpsiyon İzotermi, Kinetiği ve Termodinamik İncelemesi. Avrupa Bilim ve Teknoloji Dergisi , (15) , 561-570 . DOI: 10.31590/ejosat.535977
MLA Çelik Okumuş, Z , Doğan, T . "Biyodizeldeki Suyun Reçine ile Uzaklaştırılması: Adsorpsiyon İzotermi, Kinetiği ve Termodinamik İncelemesi". Avrupa Bilim ve Teknoloji Dergisi (2019 ): 561-570 <https://dergipark.org.tr/en/pub/ejosat/issue/43603/535977>
Chicago Çelik Okumuş, Z , Doğan, T . "Biyodizeldeki Suyun Reçine ile Uzaklaştırılması: Adsorpsiyon İzotermi, Kinetiği ve Termodinamik İncelemesi". Avrupa Bilim ve Teknoloji Dergisi (2019 ): 561-570
RIS TY - JOUR T1 - Biyodizeldeki Suyun Reçine ile Uzaklaştırılması: Adsorpsiyon İzotermi, Kinetiği ve Termodinamik İncelemesi AU - Zeynep Çelik Okumuş , Tuba Hatice Doğan Y1 - 2019 PY - 2019 N1 - doi: 10.31590/ejosat.535977 DO - 10.31590/ejosat.535977 T2 - Avrupa Bilim ve Teknoloji Dergisi JF - Journal JO - JOR SP - 561 EP - 570 VL - IS - 15 SN - -2148-2683 M3 - doi: 10.31590/ejosat.535977 UR - https://doi.org/10.31590/ejosat.535977 Y2 - 2019 ER -
EndNote %0 Avrupa Bilim ve Teknoloji Dergisi Biyodizeldeki Suyun Reçine ile Uzaklaştırılması: Adsorpsiyon İzotermi, Kinetiği ve Termodinamik İncelemesi %A Zeynep Çelik Okumuş , Tuba Hatice Doğan %T Biyodizeldeki Suyun Reçine ile Uzaklaştırılması: Adsorpsiyon İzotermi, Kinetiği ve Termodinamik İncelemesi %D 2019 %J Avrupa Bilim ve Teknoloji Dergisi %P -2148-2683 %V %N 15 %R doi: 10.31590/ejosat.535977 %U 10.31590/ejosat.535977
ISNAD Çelik Okumuş, Zeynep , Doğan, Tuba Hatice . "Biyodizeldeki Suyun Reçine ile Uzaklaştırılması: Adsorpsiyon İzotermi, Kinetiği ve Termodinamik İncelemesi". Avrupa Bilim ve Teknoloji Dergisi / 15 (March 2019): 561-570 . https://doi.org/10.31590/ejosat.535977
AMA Çelik Okumuş Z , Doğan T . Biyodizeldeki Suyun Reçine ile Uzaklaştırılması: Adsorpsiyon İzotermi, Kinetiği ve Termodinamik İncelemesi. Avrupa Bilim ve Teknoloji Dergisi. 2019; (15): 561-570.
Vancouver Çelik Okumuş Z , Doğan T . Biyodizeldeki Suyun Reçine ile Uzaklaştırılması: Adsorpsiyon İzotermi, Kinetiği ve Termodinamik İncelemesi. Avrupa Bilim ve Teknoloji Dergisi. 2019; (15): 570-561.