ＢＤＦ触媒はNaOH か KOH それとも別のものがいい？

質問

ＢＤＦの自作技情報を整理しています。
私は水酸化ナトリウムで自作しています。
時々、Ｋが弱いとの記述があります。
意味が理解できません。

使用する触媒の純度や、リン酸カリウムや炭酸カリウムを使用する文脈でＫが弱いなら理解できます。
私はその文脈で通常使っています。

アルカリ触媒法によるBio Disel Fuel
Transesterification
に関する質問です。

回答No.2

kenchin

>>『水酸化カリウム（ＫＯＨ）は苛性ソーダより弱いから、量を1.4倍にして
>>使うこと』
>>モルから見ても　１．４　という数字がでてこないので混乱しています。
>>分子量もKOHの方が多いし・・・・・

ご紹介いただいたのHPを見ましたが、恐らく、こういうことじゃないですかね？

□
まずは１．４倍の算出根拠から。

話を簡単にするために、メトキシドで考えます。

　[反応式]
　　1)CH3OH＋NaOH→CH3ONa　（ナトリウムメトキシド）
　　2)CH3OH＋KOH→CH3OK　　（カリウムメトキシド）

どちらも1molのメトキシドを作るためには1molのアルカリが必要ですので
メタノール1molなら、NaOHは28g、KOHは36g必要になります。

ですからKOHの必要量はNaOHの場合と較べて

　　　36 ÷ 28＝1.2857(倍)・・・・・・・・・式１

になります。

で、これは『濃度100%のアルカリを利用したときの必要量』ですね。
ところが、試薬は100%ではありませんので、ここでその分の補正が必要に
なります。
いまJISの試薬特級を見てみますと、NaOHは96wt%、KOHは85wt%で、市販の
薬品も大体これに近似として考えてみます。

すると水分の補正式は「NaOHの水分量 ÷ KOHの水分量」となりますから

0.96/0.85 = 1.1294(倍)・・・・・・・・・式２

となります。

となると、必要になるNaOH量を求めるには式１と式２を掛けあわせれば
okで、結果は1.45倍になり、仰る「１．４倍」に近似になりますね。
（０．５の誤差は、想定している水分量の差でしょう）

□
次に「弱い」の表現について。

私の考えでは、同じ量の油を処理するのに、KOHはNaOHの１．４倍必要な事から
「弱い＝量が沢山必要」と表現しているんじゃないかと思います。

で....。
ご紹介のHP、どうやらどなたかが和訳されたみたいですね？
となると、原文がどういう風になっていたかが根本じゃないですか？

技術英語ってのは結構訳しにくいものですから、その段階での誤訳って可能性
が高いと思われます。

例えば、この場合「Sweet」とか有れば、化学論文（？）で使われている事を
考慮せずに意訳すると「緩やか」とでもする人がいるのかもしれませんが、化
学論文ということを考慮して、正確に意味を表現するなら「同質量でのOH量が
少ない」となります。

お礼

そうか！
式１と式２とを！

全く気づきませんでした。
昨日　やっと注文した水酸化カリウムがとどいて、何？
８５％？？　と思っていたところです。

水酸化ナトリウムの３倍近い価格に驚きました。

御丁寧な御回答ありがとうございました。
これで夜もぐっすり眠れそうです。

回答No.1

kenchin

ご質問前段の「Kが弱い」という意味は私も解りません。
どのような文献でその表現を使っていたのか？をご紹介いただければ、前後の
文脈から意味を読み取る事も可能ですが.....。

□
で、表題の「BDFにはNaOHかKOHか」について。
拙い知識なので、間違っていたらご容赦を。

BDFって、結局はアルコールと触媒を使って、植物油や動物脂肪のトリグリセリドを
アルキルエステルに交換する「エステル交換（反応）」だと思うんですね。

となると、相方（トリグリセリド）は固定なので、方法論の違いはエステル交換を
行うためのアルコール源を触媒（アルカリ）が出発点になります。

□
先ずはアルコール源を考えてみます。
代表的なアルコール源としてはエタノールかメタノールになりますよね？
（もちろん、他のアルコール類でも可能ですが、経済コストを考えるとこの二つに
　絞られます）

次に触媒を考えてみます。
エステル交換を行うために、メタノールの場合はメドキシド（CH3O-）が、エタ
ノールの場合はエトキシド（C2H5O-）が必要となりますので、アルコールとアル
カリを反応させてこれらを作ります。

このときのアルカリは、強塩基であればあるほど収量が増える（一定量のアルカリ
アルコールから、エトキシドorメトキシドが多く取れる）ことになりますので
一般的にはNaOHかKOHを使う事になると思います。

　　※：ですからCaCO3などはこの段階で候補から落ちると。
　　　　Ca(OH)2が候補から落ちるのは別の理屈だったと思います。
　　　　（たしか沈殿生成が理由だったと。）

となると、組み合わせとしては
　　1)CH3OH＋NaOH→CH3ONa　（ナトリウムメトキシド）
　　2)CH3OH＋KOH→CH3OK　　（カリウムメトキシド）
　　3)C2H5OH+NaOH→C2H5ONa　（ナトリウムエトキシド）
　　4)C2H5OH+KOH→C2H5OK　　（カリウムエトキシド）
の４つになりますが、

　　a.NaOHはエタノールへの溶解度が低いため、固体のNaOHでは3)
　　　の反応速度は遅い。
　　b.KOHはNaOHに比較して分子量が大きいので必要量が多くなる。
　　c.カリウムメトキシドは反応が遅いために収量が落ちる（確か....）
　　d.市販のKOHは水分を多く含むためにエステル交換反応を阻害しやすい

　　　注）上記Cは出来たらご自身でも再検してください。

という理由から、実際は1)か4)を使う方法が一般的になっていると思います。

ですから、NaOHでもKOHでも、どちらでも良い（どちらも一法）って事になるん
ではないでしょうか？

お礼

大変詳細な御回答に感謝いたします。
ゆっくり読んでみます。

さて、ＫＯＨが弱いとする不思議な記述はＢＤＦ関係のあちこちで散見されますけれど以下のＵＲＬにもあります。

『水酸化カリウム（ＫＯＨ）は苛性ソーダより弱いから、量を1.4倍にして使うこと』
URL : http://journeytoforever.org/jp/biodiesel_make2.html

モルから見ても　１．４　という数字がでてこないので混乱しています。分子量もKOHの方が多いし・・・・・

まったく理解できません。