Kebimbangan berkaitan dengan sisa industri merangsang pengeluaran minyakbio
yang berkualiti dari pirolisis sisa kelapa sawit lignoselulosa dengan mangkin
mesoliang boleh jaya terbitan daripada sisa keluli sanga. Kajian ini menyiasat pirolisis
haba dan bermangkin bagi LOPW ke atas pemangkin yang berasaskan zeolit dan
zeolit-hidroksiapatit untuk menghasilkan minyak-bio yang berkualiti di dalam reaktor
lapisan tetap pemanasan perlahan. Juga, kinetik pirolisis haba dan pemangkin LOPW
disiasat dengan menggunakan kaedah Coats-Redfern. Reaktor dikekalkan pada suhu
pirolisis 450-600 °C, kadar aliran N2 200 mL/min, kadar pemanasan 10 °C/min dan
0.5-2.5 g beban pemangkin digunakan untuk pirolisis bermangkin. Pirolisis
bermangkin dilakukan atas zeolit dan zeolit-hidroksiapatit, sebagai pemangkin yang
disediakan dari arka elektrik jermang relau. Ciri-ciri tekstur BET mencadangkan
bahawa pemangkin adalah hierarki dan sangat bermesoliang dengan purata diameter
liang antara 23-25 nm. Pemangkin zeolit mempunyai struktur kristal yang konsisten
dengan zeolit Faujasite-Ca, berdasarkan pengesahan oleh analisis XRD. Manakala
Faujasite-Ca zeolit dan kumin hablur hidroksiapatit membentuk struktur rencam
pemangkin hidroksiapatit-zeolit. Pirolisis haba menghasilkan minyak-bio mentah
(CBO) pada kadar maksimum 40-47 wt% di bawah suhu pirolisis 500-550 °C,
sedangkan pirolisis bermangkin ke atas 0.5 g pemangkin ialah 40-47 wt%. CBO
mempunyai nilai pemanasan yang tinggi dari 21-24.68 MJ/kg lebih tinggi daripada
LOPW yang sepadan dan terdiri daripada konglomerat sebatian oksigen yang pukal
dan bersifat reaktif. Walaubagaimanapun, pemangkin memudahkan tindak balas
sekunder, bagi menghasilkan minyak-bio yang mengandungi sebatian oksigen yang
kecil dan stabil bagi kumpulan tertentu. Fenol, asid, benzena terbitan, ester antara lain
yang membentuk sebatian kecil dan stabil dalam minyak-bio yang dipilih oleh
pemangkin. Profil uraian dan kinetik pirolisis LOPW ditentukan melalui permeteran
gravity haba. Thermograf dari analisis permeteran gravity haba menyimpulkan
bahawa tindak balas pirolisis menguraikan LOPW melalui mod berperingkat. Analisis
kinetik berdasarkan kaedah Coats-Redfern mendedahkan bahawa kinetik resapan
dihuraikan dengan terbaik pada tahap kedua (tahap aktif) pirolisis haba dan
bermangkin. Sementara, kinetik sekaitan geometri dihuraikan dengan terbaik pada
peringkat kedua dan ketiga, sebaliknya kinetik berasaskan Avarami-Erofe'ev dan
Hukum kuasa menggambarkan peringkat ketiga pirolisis LOPW. Dari parameter
kinetik, pirolisis bermangkin menunjukkan tenaga pengaktifan yang paling rendah
berbanding pirolisis haba yang sepadan. Oleh itu, pirolisis LOPW boleh dihuraikan
dengan baik mengikut mekanisme berbilang langkah kompleks. Indeks ciri penguraian
(D) untuk pirolisis campuran LOPW/ Fe/HAPAZ lebih tinggi daripada pirolisis
LOPW. Indeks D mendedahkan bahawa Fe/HAPAZ sangat mempengaruhi pirolisis
LOPW. _______________________________________________________________________
The concern associated with industrial wastes motivated the production quality
bio-oils from pyrolysis of lignocellulosic oil palm wastes with viable mesoporous
catalysts derived from waste steel-slag. This study investigated the thermal and
catalytic pyrolysis of LOPW over zeolite and zeolite-hydroxyapatite based catalysts to
produce quality bio-oils in a slow-heating fixed-bed reactor. Also, the kinetics of the
thermal and catalytic pyrolysis of the LOPW was investigated by using the Coats-
Redfern methods. The reactor was maintained at 450-600 oC pyrolysis temperatures,
200 mL/min N2 flowrate, 10 oC/min heating rate and 0.5-2.5 g catalyst load was used
for the catalytic pyrolysis. The pyrolysis was performed over zeolite and zeolitehydroxyapatite,
as catalysts prepared from electric arc furnace slag. The BET textural
characteristics suggested that the catalysts are hierarchical and highly mesoporous
with average pore diameter ranging from 23-25 nm. The zeolite catalyst has crystallite
structure consistent with that of Faujasite-Ca zeolite, based on authentication by XRD
analysis. Whereas, Faujasite-Ca zeolite and hydroxyapatite crystallite formed the
composite structure of hydroxyapatite-zeolite-based catalysts. The thermal pyrolysis
produced crude bio-oils (CBO) at maximum yield of 40-47 wt% under 500-550 oC
pyrolysis temperatures, whereas, the catalytic pyrolysis over 0.5 g catalyst is 40-47
wt%. The CBO have high heating values from 21-24.68 MJ/kg higher than that of the
corresponding LOPW and comprised of conglomerate of bulky and reactive
oxygenated compounds. But, the catalysts facilitated secondary reactions, which
produced bio-oils pervaded with small and stable oxygenated compounds of specific
families. The phenolics, acids, benzene derivative, esters among others constitute the
light and stable compounds in the bio-oils that the catalysts were selective to. The
decomposition profiles and kinetics of the pyrolysis of LOPW were determined via
thermogravimetry. The thermographs from the thermogravimetric analysis inferred
that pyrolysis reactions decomposed LOPW via stage-wise mode. The kinetics
analysis based on the Coats-Redfern’s methods revealed that diffusion kinetics best
described the second stage (active stage) of thermal and catalytic pyrolysis. While,
the geometrical correlation kinetics best described the second and third stages,
conversely kinetics govern by Avarami-Erofe'ev and Power law described the third
stages of the LOPW pyrolysis. From the kinetics parameters, the catalytic pyrolysis
exhibited the lowest activation energies compared to the corresponding thermal
pyrolysis. Therefore, the pyrolysis of LOPW can be best described to follow complex
multi-step mechanisms. The characteristic decomposition index (D) for the pyrolysis
of LOPW and Fe/HAPAZ blend were higher than those for the LOPW thermal
pyrolysis. The index D revealed that the Fe/HAPAZ profoundly influences the LOPW
thermal pyrolysis.
Thermal and catalytic slow pyrolysis of lignocellulosic oil palm wastes using zeolite and hydroxyapatite based catalysts_Kabir Garba_K4_2018_MYMY