Приказ основних података о дисертацији

Determination of the Optimal Process Conditions for the Epoxidation of Vegetable Oils with Peracetic Acid

dc.contributor.advisorSinadinović-Fišer, Snežana
dc.contributor.otherBudinski-Simendić, Jaroslava
dc.contributor.otherSinadinović-Fišer, Snežana
dc.contributor.otherVeljković, Vlada
dc.creatorGovedarica, Olga
dc.date.accessioned2017-04-29T21:46:50Z
dc.date.available2017-04-29T21:46:50Z
dc.date.available2020-07-03T13:56:48Z
dc.date.issued2017-03-31
dc.identifier.urihttp://www.cris.uns.ac.rs/DownloadFileServlet/Disertacija148552029021212.pdf?controlNumber=(BISIS)104159&fileName=148552029021212.pdf&id=7205&source=NaRDuS&language=srsr
dc.identifier.urihttps://nardus.mpn.gov.rs/handle/123456789/7983
dc.identifier.urihttp://www.cris.uns.ac.rs/record.jsf?recordId=104159&source=NaRDuS&language=srsr
dc.identifier.urihttp://www.cris.uns.ac.rs/DownloadFileServlet/IzvestajKomisije148552033524073.pdf?controlNumber=(BISIS)104159&fileName=148552033524073.pdf&id=7206&source=NaRDuS&language=srsr
dc.description.abstractHemijskim transformacijama se iz biljnih ulja dobijaju vredni                                         derivati, poput epoksidovanih biljnih ulja, koji se koriste u hemijskoj i polimernoj industriji. Kvalitet, pa time i primena epoksidovanih biljnih ulja, zavise od sadržaja epoksidnih grupa u derivatizovanom ulju, koji bi trebalo da je što veći. Kako epoksidne grupe nastaju oksidacijom dvostrukih veza u trigliceridima kao dominantnoj grupi jedinjenja u biljnim uljima, pogodna sirovina za epoksidovanje su visoko nezasićena ulja, kakvo je laneno. Proizvodnja epoksidovanih biljnih ulja zahteva izbor takvih procesnih uslova pri kojima bi se postigli što potpunija konverzija dvostrukih veza i što veća selektivnost procesa u odnosu na epoksidnu grupu. Zato je kao cilj ove doktorske disertacije postavljeno određivanje optimalnih vrednosti procesnih uslova epoksidovanja lanenog ulja persirćetnom kiselinom formiranom in situ iz sirćetne kiseline i 30% vodenog rastvora vodonik peroksida u prisustvu jonoizmenjivačke smole kao katalizatora. Određivanje je izvedeno primenom metodologije odzivne površine, kao i korišćenjem u ovoj disertaciji predloženih kinetičkih modela ispitivanog reakcionog sistema, u oba slučaja sa maksimumom relativnog prinosa epoksida kao funkcijom cilja. Ispitivanje uticaja procesnih uslova, i to temperature, molskog odnosa reaktanata, količine katalizatora i brzine mešanja, na tok procesa epoksidovanja je bilo osnov za definisanje graničnih vrednosti procesnih uslova unutar kojih je tražen maksimum prinosa epoksida. Oblast dugih vremena reagovanja, koja nije od interesa za industriju, je izbegnuta adekvatnim izborom temperature. Pri optimalnim vrednostima procesnih uslova epoksidovanja lanenog ulja, određenim primenom metodologije odzivne površine, postignuto je dobro slaganje očekivane i eksperimentalno određene vrednosti maksimalnog relativnog prinosa epoksida, sa odstupanjem od 3,28%. Za potrebe određivanja optimalnih uslova izvođenja procesa epoksidovanja biljnih ulja korišćenjem kinetičkih modela, razvijena su tri pseudohomogena modela ispitivanog trofaznog multireakcionog sistema. Pored kinetike osnovnih reakcija formiranja persirćetne kiseline i                                     reakcije epoksidovanja dvostrukih veza triglicerida biljnog ulja,                                       kao i kinetike sporedne reakcije otvaranja epoksidne grupe sa sirćetnom kiselinom, u predloženim modelima je uzeta u obzir i raspodela sirćetne i persirćetne kiseline između uljne i vodene faze sistema. Opisan je i uticaj masno-kiselinskog sastava ulja, odnosno broja dvostrukih veza u masno-kiselinskim lancima triglicerida, na kinetiku reakcija. Za koeficijent raspodele sirćetne kiseline između tečnih faza reakcionog sistema predložena je empirijska korelacija koja je dala dobro slaganje izračunatih vrednosti sa eksperimentalnim podacima. Kinetički parametri modela su određeni fitovanjem eksperimentalnih podataka o promenama količina dvostruke veze i epoksidne grupe sa vremenom izvođenja procesa epoksidovanja. Na osnovu statističkih pokazatelja uspešnosti fitovanja eksperimentalnih podataka, potvrđena je prepostavka da je pseudohomogeni model publikovan u literaturi unapređen uzimanjem u obzir pomenutih fenomena raspodele komponenata reakcione smeše i masno-kiselinskog sastava sirovine pri modelovanju reakcionog sistema epoksidovanja biljnih ulja persirćetnom kiselinom. Korišćenjem predloženih pseudohomogenih modela reakcionog sistema za određivanje optimalnih uslova izvođenja procesa epoksidovanja lanenog ulja in situ formiranom persirćetnom kiselinom u prisustvu jonoizmenjivačke smole, dobijeno je odstupanje od 5,51% očekivane od eksperimentalno određene vrednosti relativnog prinosa epoksida. Bolje slaganje predviđene sa eksperimentalno određenom vrednošću relativnog prinosa epoksida u kontrolnom eksperimentu je dobijeno primenom metodologije odzivne površine u poređenju sa korišćenjem kinetičkih modela pri određivanju optimalnih vrednosti procesnih uslova. To je i očekivano, s obzirom da regresiona jednačina korišćena u okviru metodologije odzivne površine bolje fituje relativni prinos epoksida. Standardna devijacija relativnog prinos epoksida za regresionu jednačinu je 8,9 puta niža od one izračunate za kinetički model koji najbolje predviđa optimalne procesne uslove epoksidovanja lanenog ulja persirćetnom kiselinom.sr
dc.description.abstractVegetable oils can be transformed into added value products by various chemical modifications, such as epoxidation. The epoxidized vegetable oils have a wide range of applications in the chemical and polymer industry. The quality, and consequently the application, of epoxidized vegetable oil is influenced by the epoxy group content. Since the epoxy groups are formed by the oxidation of double bonds in triglycerides, the main constituent of vegetable oils, highly unsaturated vegetable oils, such as linseed oil, are desirable raw materials. The manufacturing of epoxidized vegetable oils requires the optimization of the process conditions in order to achieve complete conversion of double bonds and high selectivity of the process in respect to the epoxy groups. Therefore, the aim of this doctoral thesis is to determine the optimal process conditions for the epoxidation of linseed oil with peracetic acid, formed in situ from acetic acid and 30% hydrogen peroxide in the presence of an ion exchange resin as the catalyst. The optimal process conditions were determined by response surface methodology, as well as by using developed pseudohomogeneous kinetic models that describe the investigated reaction system. For both optimization methods, the relative epoxy yield was selected as an objective function to be maximized. The effects of process conditions, such as temperature, molar ratio of reactants, catalyst amount and steering speed, on the kinetics of the epoxidation were studied in order to define constraints for the optimization. To avoid long reaction times, which are not of interest in manufacturing, an adequate temperature range was selected. Under the optimized process conditions for the epoxidation of linseed oil, which were determined by response surface methodology, good agreement between the calculated and experimentally determined relative epoxy yields was achieved within 3.28%. Three models describing the three-phase multireaction system of vegetable oil epoxidation with peracetic acid were developed and further used for the optimization. The models are pseudohomogeneous with respect to the catalyst. Besides the kinetics of the main reactions of peracetic acid and epoxy group formation, the models take into account the side reaction of the epoxy group opening with acetic acid. The partitioning of the acetic acid and peracetic acid between the oil and aqueous phases is considered. In two proposed models, the effect of fatty acid composition on the kinetics of the process is also described by considering the number of double bonds in the fatty acid chains. The developed empirical correlation for the partition coefficient for acetic acid between the liquid phases shows good agreement between the calculated and experimental data. The kinetic parameters of the proposed pseudo-homogeneous models were determined by fitting the experimentally determined changes of the double bond and epoxy group amounts with reaction time of the epoxidation. Statistical values of the models` parameters determination confirmed the hypothesis that the pseudo-homogeneous model proposed in the literature can be improved by considering the partitioning phenomena and the effect of the oil fatty acid composition on the kinetics of the vegetable oils epoxidation with peracetic acid. Under the optimized process conditions for the epoxidation of linseed oil with peracetic acid formed in situ in the presence of the ion exchange resin, which were determined by using proposed pseudohomogeneous models, the experimentally determined relative epoxy yield was 5.51% lower than the calculated. Better agreement between the calculated and experimentally determined values for the relative epoxy yield, achieved under the optimal process conditions, is obtained when the response surface methodology (RSM) was applied as opposed to when the kinetic models were used for the determination of the optimal process conditions. This is in accordance with better fitting of the relative epoxy yield by RSM regression equation than by kinetics models. Standard deviation of the relative epoxy yield for RSM regression equation is 8.9 times lower than the standard deviation for the most successful kinetic model used for prediction of the optimal process conditions for the epoxidation of the linseed oil by peracetic acid.en
dc.languagesr (latin script)
dc.publisherУниверзитет у Новом Саду, Технолошки факултетsr
dc.rightsopenAccessen
dc.rights.urihttps://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/
dc.sourceУниверзитет у Новом Садуsr
dc.subjectOptimizacijasr
dc.subjectOptimizationen
dc.subjectmodelingen
dc.subjectkineticsen
dc.subjectepoxidationen
dc.subjectvegetable oilen
dc.subjectmodelovanjesr
dc.subjectkinetikasr
dc.subjectepoksidovanjesr
dc.subjectbiljno uljesr
dc.titleOdređivanje optimalnih uslova izvođenja procesa epoksidovanja biljnih ulja persirćetnom kiselinomsr
dc.title.alternativeDetermination of the Optimal Process Conditions for the Epoxidation of Vegetable Oils with Peracetic Aciden
dc.typedoctoralThesisen
dc.rights.licenseBY-NC
dcterms.abstractСинадиновић-Фишер, Снежана; Будински-Симендић, Јарослава; Вељковић, Влада; Синадиновић-Фишер, Снежана; Говедарица, Олга; Одређивање оптималних услова извођења процеса епоксидовања биљних уља персирћетном киселином; Одређивање оптималних услова извођења процеса епоксидовања биљних уља персирћетном киселином;
dc.identifier.fulltexthttp://nardus.mpn.gov.rs/bitstream/id/41015/IzvestajKomisije8414.pdf
dc.identifier.fulltexthttps://nardus.mpn.gov.rs/bitstream/id/41014/Disertacija8414.pdf
dc.identifier.fulltexthttps://nardus.mpn.gov.rs/bitstream/id/41015/IzvestajKomisije8414.pdf
dc.identifier.fulltexthttp://nardus.mpn.gov.rs/bitstream/id/41014/Disertacija8414.pdf
dc.identifier.rcubhttps://hdl.handle.net/21.15107/rcub_nardus_7983


Документи за докторску дисертацију

Thumbnail
Thumbnail

Ова дисертација се појављује у следећим колекцијама

Приказ основних података о дисертацији