Search

The increasing glycerol consumption will result in an issue for further applications of methyl esters, which are produced together with glycerol by transesterification of vegetable oils/animal fats on industrial scale. One possibility is the formation of bio-epoxides, which can be used for bio-lubricants, precursors for chemicals or CO2 capture, and so they can replace products from crude oil. Therefore, the mathematical models describing epoxidation of methyl esters, i.e., the influence of reaction conditions (time, temperature, etc.) on the properties of epoxides (iodine and epoxide values, relative conversion to oxirane, etc.) were created/calculated to decrease the production cost. It was found that (i) higher initial iodine value of esters, (ii) higher reaction temperature, (iii) higher concentration of formic acid and (iv) longer reaction time caused more formed epoxides. In contrast, a higher concentration of hydrogen peroxide caused epoxide ring opening and the formation of side products. The catalyst (H2SO4) and the intensity of stirring were statistically insignificant. The drying of epoxides was carried out by distillation and improved by the addition of a small amount of methanol. The models allow the synthesis of epoxides with desired properties, which are biodegradable and nontoxic with variety of applications., Zvyšující se spotřeba glycerolu bude znamenat omezení další aplikace metylesterů, které jsou společně s glycerolem vyráběny transesterifikací rostlinných olejů/živočišných tuků v průmyslovém měřítku. Jednou z možností je tvorba bioepoxidů, které se dají použít pro biomaziva, prekurzory pro chemikálie nebo zachycování CO2 a mohou tak nahradit produkty z ropy.

Práce se zabývá epoxidací methylesterů řepkového a lněného oleje pomocí peroxidu vodíku a kyseliny mravenčí za různých reakčních podmínek (čas a teplota reakce, intenzita míchání, ?). V teoretické části jsou popsány vlastnosti olejů, methylesterů a epoxidovaných methylesterů, a zejména samotná epoxidační reakce. V experimentální části je popsána příprava epoxidovaných methylesterů z původního oleje (transesterifikace a epoxidace) a jednotlivá měření sledovaných vlastností (jodové číslo, epoxidový ekvivalent, kinematická viskozita, hustota,?). Byla provedena analýza vlivu jednotlivých proměnných na výsledné vlastnosti. Na finální vlastnosti epoxidovaných methylesterů má největší vliv teplota a rekční čas. Nezanedbatelný vliv mají molární poměry přidané kyseliny mravenčí a peroxidu vodíku. Jako nevýznamné parametry byly určeny intenzita míchání a použití katalyzátoru. V poslední části je popsáno využití epoxidovaných methylesterů v přípravě latexů, kde došlo ke změně vlastností jako lesk, tvrdost, dynamická viskozita, minimální filmotvorná teplota, ale snížil se výtěžek v důsledku většího vzniku nežádoucího koagulátu., This thesis is focused on the epoxidation of methyl esters of rapeseed and linseed oil using hydrogen peroxide and formic acid in various reaction conditions (reaction time and temperature, agitation intensity, etc.). In the theoretical part, properties of vegetable oils, methyl esters and epoxidized methyl esters and mainly the epoxidation reaction is described. In the experimental part, the preparation of epoxidized methyl ester from origin oil and measuring of chosen physical-chemical properties such as iodine value, epoxy equivalent, kinematic viscosity, density, etc. is described. The relation between reaction conditions and properties of formed epoxides was described by statistical analysis. The most important influence on final properties have reaction temperature and time. The molar ratio of formic acid and hydrogen peroxide have also important, but smaller effect. The insignificant parameters are agitation intensity and catalyst usage. In the last part, the formed epoxides were applied for the preparation of latex. Application of oil methyl esters into latex with methyl esters change some properties, but disadvantage is lower yield caused by higher formation of undesirable coagulate., Fakulta chemicko-technologická, Doc. Čičmanec představil studenta a komisi a vyzval studenta k prezentaci diplomové práce. Student přednesl prezentaci k diplomové práci. prof. Málek přečetl posudek vedoucího práce v plném znění z důvodu nepřítomnosti vedoucího diplomové práce v komisi a posudek oponenta. Diplomant odpověděl na otázky oponenta uvedené v posudku. Došlo na otázky členů komise: Prof. Čapek: Uvádíte v tabulce, že konverze je rovna 12,29 tak to ale nemůže být na desetiny, setiny. Chápu správně, že jste použil uvedený model, kde se dá vypočítat konverze dle uvedené rovnice v diplomové práci? Doc. Komersová: Kolikrát jste experiment prováděl, celý nebo pouze částečně ke stanovení jednotlivých parametrů rovnice? Jaké kritérium jste si zvolil pro posouzení regresní analýzy? Prof. Bulánek: Peroxid vodíku je drahý reaktant. Jaké konverze a s jakou selektivitou byl použit pro tvorbu epoxidu?, Dokončená práce s úspěšnou obhajobou

The catalyst behaviour throughout transesterification catalysed by KOH was described. The unreacted catalyst was determined: its amount depends on the initial catalyst amount and the maximum (almost 60 wt%) was reached for usually used catalyst amount (0.8 wt% to oil). Although the reaction mixture contains quite high amount of ions (OH-, CH3O- and K+) formed from catalyst, the measured in-situ conductivity during transesterification was very low (about 2 mu S cm(-1)). The reason was the formation of micellar emulsion from soaps formed by side reaction, because their concentration exceeded the critical micellar concentration. The formation of emulsion was confirmed by determination of the particles size. The formed emulsion are the cause that significant part of the catalyst remains unreacted and has to be neutralised at the end of the reaction, which increases the production cost and so whole production is less environmental. It was found out that the micellar emulsion was destroyed by addition of methanol to the reaction mixture., Bylo popsáno chování katalyzátoru KOH během transesterifikace řepkového oleje. Tvorba micelárních struktur během reakce byla detekována.

Práce se zabývá homogenně katalyzovanou transesterifikací rostlinného oleje, zejména chováním katalyzátoru v průběhu reakce. Byly měřeny vybrané fyzikálně-chemické veličiny, které byly popsány v teoretické části, např. vodivost, pH, viskozita, optické vlastnosti nebo složení směsi pomocí chromatografie. V teoretické části jsou popsány způsoby měření jednotlivých veličin. V experimentální části byly v průběhu transesterifikace sledovány vodivost, pH a viskozita v závislosti na přidaném KOH do reakční směsi. Dále byl zkoumán vliv mýdel, jako emulgátorů, na vznik emulzí a jejich následné rozrušení pomocí přídavku metanolu. Bylo zjištěno, že vodivost při určité koncentraci KOH ve směsi skokově klesá, což bylo způsobeno vznikem micelární emulze, kterou způsobují mýdla., This thesis is focused on the homogenous catalysed transesterification of vegetable oil, but especially on the behaviour of catalyst during the reaction. The chosen physical-chemical quantities were measured and described in theoretical part, e. g. conductivity, pH, viscosity, optical properties or composition using chromatography. In the theoretical part, the measuring of quantities using different methods is described. In the experimental part, the conductivity, pH and viscosity depending on the added KOH in methanol to the reaction mixture was determined. The influence of the soaps on the formation of emulsion and their following destabilisation with methanol was also study. It was found, that the conductivity rapidly decrease at concrete KOH concentration, which was caused by micellar emulsion formed by forming soaps., Fakulta chemicko-technologická, Student seznámil členy zkušební komise s obsahem své bakalářské práce, poté byl seznámen s posudkem vedoucího bakalářské práce. Student odpověděl na všechny otázky členů komise., Dokončená práce s úspěšnou obhajobou