செய்முறை 43 — உயிர் டீசல் தயாரிப்பு
NIE செய்முறைக் கைநூல் · அலகு 14 (தொழிற்சாலை இரசாயனவியலும் சுற்றாடல் மாசும்)
நோக்கம்
காய்கறி எண்ணெயிலிருந்து (vegetable oil) மாற்றியெரிப்பு (transesterification) வினையின் மூலம் உயிர் டீசலை (biodiesel) தயாரித்து, ஒரு புதுப்பிக்கத்தக்க எரிபொருளின் (renewable fuel) பண்புகளை ஆய்வு செய்வதே இச்செய்முறையின் நோக்கமாகும்.
அடிப்படைக் கோட்பாடு
உயிர் டீசல் தயாரிப்பில் காய்கறி எண்ணெயிலுள்ள ட்ரைகிளிசரைடுகள் (triglycerides) மெத்தனோலுடன் (methanol) வினைபட்டு கொழுப்பு அமில மெத்தில் எஸ்டர்களாக (fatty-acid methyl esters — FAME) மாற்றப்படுகின்றன; இவையே உயிர் டீசல் எனப்படுகின்றன. இவ்வினை வினையூக்கியாக (catalyst) செயற்படும் பொட்டாசியம் ஹைட்ராக்சைட்டு (KOH) அல்லது சோடியம் ஹைட்ராக்சைட்டு (NaOH) சிறிய அளவில் பயன்படுத்தப்படும்போது மிகவும் திறன்மிக்கதாக இருக்கின்றது.
ட்ரைகிளிசரைட்டின் மூன்று கொழுப்பு அமிலச் சங்கிலிகளும் மெத்தில் எஸ்டர்களாக மாற்றப்படுகின்றன; ஒரு உப விளைபொருளாக (by-product) கிளிசரோல் (glycerol) வெளியிடப்படுகின்றது.
விகிதவியல்: 1 மோல் ட்ரைகிளிசரைடு, 3 மோல் மெத்தனோலுடன் வினைபட்டு 3 மோல் FAME + 1 மோல் கிளிசரோலைத் தருகின்றது.
வினை முடிந்ததும் அடர்த்தி அதிகமுள்ள கிளிசரோல் கீழ் அடுக்காகவும், உயிர் டீசல் மேல் அடுக்காகவும் பிரிகின்றன. கிளிசரோல் பிரிவுக்காய் பிரிக்கும் குடுவை (separating funnel) பயன்படுத்தப்படுகின்றது. பின்னர் உயிர் டீசல் வெந்நீரினால் மென்மையாக கழுவப்படுகின்றது; இதன்மூலம் வினையூக்கியும் எஞ்சிய மெத்தனோலும் நீக்கப்படுகின்றன.
உயிர் டீசல் ஒரு புதுப்பிக்கத்தக்க எரிபொருளாகக் கருதப்படுகின்றது; ஏனெனில் அது தாவர மூலங்களிலிருந்து பெறப்படுகின்றது.
தேவையான உபகரணங்களும் இரசாயனங்களும்
செய்முறை
- 50 cm³ காய்கறி எண்ணெயை வட்ட அடிக் குடுவையில் (round-bottom flask) எடுக்க. சுமார் 55 °C வரை மெதுவாக சூடுபடுத்துக.
- தனியொரு கோளியில் (beaker) 10 cm³ மெத்தனோலில் 1.0 g KOH ஐக் கரைக்க. இக்கரைசல் வினையூக்கிக் கரைசலாகும்.
- எண்ணெய் 55 °C அடைந்ததும், வினையூக்கிக் கரைசலை மெல்ல சேர்க்க. கலவையை ஒரு திண்ம குச்சி அல்லது காந்தக் கிளறி (magnetic stirrer) மூலம் 30 நிமிடங்கள் தொடர்ந்து கிளறுக.
- கலவையை அறை வெப்பநிலையில் குளிர வைக்க. பின்னர் பிரிக்கும் குடுவைக்கு (separating funnel) மாற்றுக.
- கலவையை 10–15 நிமிடங்கள் அசையாமல் நிற்க விடுக. அடிப்பகுதியில் அடர்த்தியான கிளிசரோல் அடுக்கும், மேற்பகுதியில் உயிர் டீசல் அடுக்கும் உருவாகும்.
- குழாயைத் திறந்து கிளிசரோல் அடுக்கை கீழே இறக்கிக் கொள்க; தனியே சேகரிக்க.
- எஞ்சிய உயிர் டீசல் அடுக்கை 30 °C வெந்நீரில் மென்மையாக கழுவுக. இக்கழுவலை இரண்டு முறை செய்க. கழுவல் நீரை கீழே இறக்கி நீக்குக.
- சிறிதளவு நீரற்ற சோடியம் சல்பேட்டு (anhydrous Na₂SO₄) சேர்த்து, வடிகட்டி, உயிர் டீசலை உலர்த்துக.
- இறுதி விளைபொருளின் நிறம், நிலை, மணம் ஆகியவற்றை அவதானிக்க.
அவதானிப்புகள்
| நிலை | அவதானிப்பு |
|---|---|
| கிளறிய பின் குடுவையில் | மேகமூட்டமான, கலங்கலான கலவை |
| பிரிக்கும் குடுவையில் நிற்கவிட்ட பின் | இரண்டு தெளிவான அடுக்குகள் தோன்றுகின்றன |
| கீழ் அடுக்கு (கிளிசரோல்) | நிறமற்ற அல்லது இளம்மஞ்சள் நிற, அடர்கரைசல் |
| மேல் அடுக்கு (உயிர் டீசல்) | இளம் மஞ்சள்–ஆம்பர் நிற, எண்ணெய் தன்மையுடைய திரவம் |
| கழுவிய பின் | திரவம் தெளிவடைகின்றது; கழுவல் நீர் மந்தமான சோப்பு தன்மை கொண்டது |
பாதுகாப்புக் குறிப்புகள்
- மெத்தனோல் (methanol) நச்சுத்தன்மையும் எரியும் தன்மையும் கொண்டது; திறந்த நெருப்பிலிருந்து விலக்கி, வடிகட்டு அமைப்பில் (fume cupboard) பயன்படுத்துக.
- KOH சக்தி வாய்ந்த அரிக்கும் அல்கலி; கண்பாதுகாப்புக் கண்ணாடி மற்றும் கையுறைகள் அணிக.
- மெத்தனோலை எப்போதும் கண்ணிலிருந்தும் வாயிலிருந்தும் விலக்கி வைக்க; நீராவி சுவாசிக்காதிருக்க.
- சூடுபடுத்தும்போது நேரடி நெருப்பு வேண்டாம்; மின் சூடேற்றி பயன்படுத்துக.
பரீட்சகர் கவனிக்கும் பொதுவான பிழைகள்
- வெப்பநிலை 55 °C ஐ மிகவும் தாண்டுதல் — மெத்தனோல் ஆவியாகி விளைவு குறையும்.
- பிரிக்கும் முன் போதுமான நேரம் நிற்கவிடாமல் அவசரமாக அடுக்குகளைப் பிரித்தல் — இரண்டு அடுக்குகளும் கலந்து சுத்தமற்ற விளைபொருள் கிடைக்கும்.
- கழுவும்போது மிகவும் வேகமாக கலக்குதல் — குழம்பு (emulsion) உருவாகி அடுக்குகள் மீண்டும் பிரிவதில் சிரமம் ஏற்படும்.
- வினையூக்கியின் அளவு மிகவும் குறைவாக இருத்தல் — மாற்றம் முழுமையடையாமல் போகும்; கலங்கலான விளைபொருள் கிடைக்கும்.
- கிளிசரோல் நீக்காமல் உயிர் டீசலை அதிரவிடுதல் — இவை மீண்டும் கலந்து சுத்திகரிப்பு கடினமாகும்.
📺 செயல்விளக்க வீடியோ
வெளி YouTube வழங்குநரிடமிருந்து.