Rasha Alaa El-Dine Fathy Sabit, <br/><br/>
Production of biodiesel using metal oxide - based heterogeneous catalysts / 
 إنتاج وقود الديزل الحيوي باستخدام محفزات غير متجانسة من أكاسيد فلزية  
by Rasha Alaa El-dine Fathy Sabit ; Mohamed Saada El-Deab, Dr Sahar Abd Elhafez.  
 - 271 pages :   illustrations ;   25 cm. +   CD. 
<br/><br/>Thesis (Ph.D)-Cairo University, 2024. 
<br/><br/>Bibliography: pages 241-363.  
<br/><br/>  This research synthesized a diversity of heterogeneous basic catalysts, specifically mixed <br/>binary oxides of CaO and MgO combined with Ce, Cu, Ni, and Co in different mass ratios, using <br/>the co-precipitation method. These catalysts were employed in the production of biodiesel <br/>(FAME) via the transesterification of waste cooking oil with a methanol-to-oil mass ratio of 13:1 <br/>at 75 °C and a reaction time of 5 hours. The binary mixed oxides were characterized using several <br/>analytical techniques, including thermogravimetric analysis (TGA-DTG), powder X-ray <br/>diffraction (XRD), Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR), Brunauer-Emmett-Teller <br/>(BET) surface area measurements, and surface basicity assessment via back titration. The biodiesel <br/>yield was estimated using gas chromatography (GC). The optimum biodiesel yields of 95% and <br/>94% are achieved by 3CaO-1CeO₂@800°C and 3CaO-1CuO@800°C catalysts under the reaction <br/>conditions of 2% wt. of catalyst, a methanol-to-oil molar ratio of 13:1, a reaction temperature of <br/>75°C, and a reaction time of 2 h. Also, the binary mixed oxide 3MgO-1CeO₂ at the optimal <br/>calcination temperature of 800°C and the 3MgO-1CuO at the optimal calcination temperature of <br/>500°C achieve FAME yields of 95% and 96%, respectively, under ideal reaction conditions, <br/>catalyst loading of 2% wt., methanol to oil molar ratio of 13:1, a reaction temperature of 75°C, <br/>and reaction time after 1 h. Additionally, the 3CaO-3Co₃O₄ and 3CaO-3NiO catalysts were <br/>calcinated at 500 °C, resulting in FAME yields of 79% and 95%, respectively, with the ideal <br/>reaction conditions being 8% catalyst loading, a methanol-to-oil molar ratio of 13:1, a reaction <br/>temperature of 75 °C, and a reaction time after 5 hours. The basicity and surface area of the 3CaO-<br/>3NiO catalyst at 500 °C were superior to those of the 3CaO-3Co₃O₄ catalyst at the same <br/>temperature, contributing to an enhanced FAME yield. Moreover, 3MgO-3NiO and 3MgO-<br/>3Co₃O₄ at the optimal calcination temperature of 500 °C achieved FAME yields of 92% and 90%, <br/>respectively at ideal reaction conditions of catalyst loading of 8% wt., methanol to oil molar ratio <br/>13:1 at 75 °C and reaction time 5 h. Conclusion, the high catalytic activity is attributed to strong basicity and high BET surface area, <br/>which indicate more active sites on the catalyst surface for the transesterification process. In <br/>addition, the catalytic materials were reactivated and reused for two to three reaction cycles. The <br/>physical properties of the produced biodiesel were studied and found to fit the ASTM D-6751 <br/>standards  في هذا البحث، تم تصنيع مجموعة متنوعة من المحفزات الأساسية غير المتجانسة، وتحديدًا أكاسيد ثنائية مختلطة من CaO وMgO مع Ce وCu وNi وCo بنسب كتلة مختلفة، باستخدام طريقة الترسيب المشترك.تم استخدام هذه المحفزات في إنتاج الديزل الحيوي (FAME) عن طريق تحويل زيت الطهي المستعمل إلى استرات بنسبة كتلة ميثانول إلى زيت 13:1 عند درجة حرارة 75 درجة مئوية وزمن تفاعل 5 ساعات.<br/>تم تحديد خصائص أكاسيد الخليط الثنائي باستخدام عدة تقنيات تحليلية، بما في ذلك التحليل الوزني الحراري (TGA-DTG)، حيود الأشعة السينية للبودرة (XRD)، مطيافية الأشعة تحت الحمراء بتحويل فورييه (FT-IR)، قياسات مساحة السطح بروناور-إيميت-تيلر (BET)، وتقييم قاعدية السطح عن طريق المعايرة العكسية. تم تقدير إنتاج الديزل الحيوي باستخدام كروماتوغرافيا الغاز (GC).<br/>يتم تحقيق أفضل إنتاج للديزل الحيوي بنسبة 95% و94% باستخدام محفزات 3CaO-1CeO2 عند 800 درجة مئوية و3CaO-1CuO عند 800 درجة مئوية في ظل ظروف تفاعل 2% من وزن المحفز، ونسبة مولية من الميثانول إلى الزيت 13:1، ودرجة حرارة تفاعل 75 درجة مئوية، ووقت تفاعل 2 ساعة.كما أن أكسيد ثنائي مختلط 3MgO-1CeO₂ عند درجة حرارة التكليس المثلى 800 درجة مئوية وأكسيد 3MgO-1CuO عند درجة حرارة التكليس المثلى 500 درجة مئوية يحققان إنتاجية FAME بنسبة 95٪ و 96٪ على التوالي، في ظل ظروف التفاعل المثالية، وتحميل المحفز بنسبة 2٪ بالوزن، ونسبة الميثانول إلى الزيت المولية 13: 1، ودرجة حرارة التفاعل 75 درجة مئوية، ووقت التفاعل بعد ساعة واحدة.<br/>بالإضافة إلى ذلك، تم تحميص محفزات 3CaO-3Co₃O₄ و3CaO-3NiO عند درجة حرارة 500 درجة مئوية، مما أدى إلى إنتاجية FAME بنسبة 79% و95% على التوالي، مع كون ظروف التفاعل المثالية هي تحميل المحفز بنسبة 8%، ونسبة مولية من الميثانول إلى الزيت 13:1، ودرجة حرارة التفاعل 75 درجة مئوية، ووقت التفاعل بعد 5 ساعات.وكانت قاعدية ومساحة سطح محفز 3CaO-3NiO عند درجة حرارة 500 درجة مئوية أعلى من قاعدية ومساحة سطح محفز 3CaO-3Co₃O₄ عند نفس درجة الحرارة، مما ساهم في تعزيز إنتاجية FAME.علاوة على ذلك، حقق 3MgO-3NiO و3MgO-3Co₃O₄ عند درجة حرارة التكليس المثلى البالغة 500 درجة مئوية عائدات FAME بنسبة 92٪ و90٪ على التوالي في ظروف التفاعل المثالية لتحميل المحفز بنسبة 8٪ من الوزن، ونسبة الميثانول إلى الزيت المولية 13: 1 عند 75 درجة مئوية ووقت التفاعل 5 ساعات.<br/>الاستنتاج، يُعزى النشاط التحفيزي العالي إلى القاعدية القوية ومساحة السطح BET العالية، مما يشير إلى وجود مواقع أكثر نشاطًا على سطح المحفز لعملية الاسترة. بالإضافة إلى ذلك، تم إعادة تنشيط المواد الحفزية وإعادة استخدامها لدورتين إلى ثلاث دورات تفاعل. تمت دراسة الخصائص الفيزيائية للديزل الحيوي المنتج ووجد أنها تتوافق مع معايير ASTM D-6751 
<br/><br/>
<br/><br/><br/>Text in English and abstract in Arabic & English. 
<br/><br/><label>Subjects--Topical Terms: </label><br/>Biodiesel fuels<br/>وقود الديزل الحيوي
<br/><br/><label>Subjects--Index Terms: </label>Biodiesel production  Transesterification  waste cooking oil,  MgO  CaO  CeO2  CuO  Co3O4  NiO  FAME  Basicity 
<br/><br/><label>Dewey Class. No.: </label>662.669