초음파조사가 폐식용유의 에스테르교환반응에 미치는 영향
Effect of Ultrasonic Energy Irradiation on the Waste Cooking Oil Transesterification
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폐식용유를 원료로 한 바이오 디젤의 제조 과정에 초음파 에너지를 조사하여 폐식용유의 전이에스테르화반응 특성을 조사하였다. 초음파 조사는 두 가지 효과가 있는데 촉매의 대체역할과 공동현상이다. 실험의 매개 변수는 메탄올의 몰비, 반응온도, 촉매량이며 이를 변수로 최적공정조건을 구명한 결과 최적의 공정조건은 몰비가 1:7, 온도가 55 ℃, 촉매량은 1 wt％로 나타났다. 또한 초음파 에너지를 조사하는 실험의 매개변수는 초음파에너지 조사시간과 초음파에너지의 세기로서 이를 변수로 하여 초음파에너지조사가 바이오디젤 성능에 미치는 영향을 비교 하였다. 그 결과 최적의 초음파에너지 조사시간은 30분, 초음파에너지의 세기는 500 W로 나타났다. 또한 초음파에너지의 촉매 대체 가능성을 알아보기 위해 최적공정조건에서 촉매를 넣지 않고 초음파에너지를 30분간 조사하였을 때는 초음파에너지를 조사하지 않은 일반공정보다 바이오디젤의 성능은 BD(BioDiesel)수율이 2.4 %, FAME (Fatty Acid Methyl Ester)함량이 1.3 % 증가한 것으로 나타나, 초음파에너지가 촉매를 대체 할 수 있다는 것을 알 수 있었다.
Abstract
The transesterification reaction of waste cooking oil through ultrasonic energy irradiation in the biodiesel production process was investigated. There are two different benefits of ultrasonic energy irradiation. It replaces the role of catalysts and enables cavitation. By testing the parameters of molar ratio, reaction temperature, catalyst volume, the experiment investigated the optimal process conditions. It showed that the optimum molar ratio was 1:7, the temperature 55℃ and catalyst volume 1 wt％. Another experiment studied the ultrasonic energy irradiation time and the intensity of the ultrasonic energy as variables to test the effects of these variables on the biodiesel performance. It yielded that the ultrasonic energy irradiation time was 30 minutes and the intensity 500 W. Furthermore, to explore the catalytic potential of ultrasonic energy alternative, the study compared two instances: one in which the waste cooking oil was irradiated by ultrasonic energy in the absence of catalysts and one that was not irradiated by ultrasonic energy but utilized of catalysts. The results showed that the biodiesel yield was 2.4％, fatty acid methyl ester(FAME) increased by 1.3％ and proved that the ultrasonic energy irradiation is an effective replacement for catalysts.
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