การสังเคราะห์มอนอกลีเซอไรด์แบบเลือกสรรจากกรดไขมันปาล์มด้วยตัวเร่งปฏิกิริยาคาร์บอนชนิดกรด

Abstract

งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาหาภาวะที่เหมาะสมในการเตรียมคาร์บอนชนิดกรดจากถ่านกะลามะพร้าวสำหรับใช้เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาวิวิธพันธุ์ในการสังคราะห์มอนอกลีเซอไรด์ผ่านปฏิกิริยา เอสเทอริฟิเคชันของกลีเซอรอลและกรดไขมันปาล์ม (Palm fatty acid distillate, PFAD) ในเครื่องปฏิกรณ์แบบแบตซ์ ขั้นแรก ปรับสภาพพื้นผิวของถ่านกะลามะพร้าวที่ได้รับอนุเคราะห์จากบริษัท นอร์ทเทิร์น รีนิวเอเบิ้ล เอเนอร์จี้ จำกัด ผ่านปฏิกิริยาออกซิเดชันโดยใช้สารละลายกรดฟอร์มิกร่วมกับไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ ที่ความเข้มข้นต่างๆ จากนั้นดัดแปรพื้นผิวของถ่านที่ได้ให้มีหมู่กรดซัลโฟนิก (-SO₃H) ด้วยกรรมวิธีซัลโฟเนชัน (sulfonation method) โดยใช้กรดซัลฟิวริกเข้มข้น (H₂SO₄) 10 โมลาร์ เป็นเวลา 3 ชั่วโมง ที่อุณหภูมิแตกต่างกัน จะได้ตัวเร่งปฏิกิริยาคาร์บอนชนิดกรด การศึกษาลักษณะทางกายภาพและเคมีของตัวเร่งปฏิกิริยาดังกล่าวใช้เทคนิค Fourier transform-infrared spectroscopy (FTIR), CHNS analysis และ acid-base back titration พบว่าภาวะที่เหมาะสมในการเตรียมตัวเร่งปฏิกิริยา คือ การปรับสภาพพื้นผิวของถ่านกะลามะพร้าวด้วยสารละลายกรดฟอร์มิกผสมไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ที่ความเข้มข้น 0.15 โมลาร์ อุณหภูมิ 50 องศาเซลเซียส เป็นเวลา 3 ชั่วโมง และการทำซัลโฟเนชันที่อุณหภูมิ 120 องศาเซลเซียส เป็นเวลา 3 ชั่วโมง (STC-SO₃H-5) โดยมีปริมาณซัลเฟอร์ 0.28 มิลลิโมลต่อกรัม และปริมาณตำแหน่งกรด 3.49 มิลลิโมลต่อกรัม จากการศึกษาประสิทธิภาพของ STC-SO₃H-5 ในปฏิกิริยาเอสเทอริฟิเคชันของกลีเซอรอลและ PFAD (อัตราส่วนโดยโมลของกลีเซอรอล: PFAD = 2: 1) โดยใช้ปริมาณตัวเร่งปฏิกิริยา 5 wt.% อุณหภูมิ 120 องศาเซลเซียส เป็นเวลา 3 ชั่วโมง พบว่า การเปลี่ยนของ PFAD และการเลือกสรรต่อมอนอกลีเซอไรด์ เท่ากับ 35.3 และ 99.9% ตามลำดับ ซึ่งใกล้เคียงกับประสิทธิภาพในการเร่งปฏิกิริยา AC-SO₃H ที่เตรียมจากถ่านกัมมันต์ที่มีพื้นที่จำเพาะสูง นอกจากนี้ ตัวเร่งปฏิกิริยา STC-SO₃H-5 ที่เตรียมขึ้นยังมีความสามารถในการเร่งปฏิกิริยาเอสเทอริฟิเคชันที่สูงกว่าตัวเร่งปฏิกิริยาชนิดเรซินเกรดการค้า Amberlyst®15