棉桿水熱法制備5-羥甲基糠醛.pdf

1、中圖分類號IQ三52：2三UDC28碩士學(xué)位論文學(xué)校代碼!Q三3密級公玨棉桿水熱法制備5羥甲基糠醛Preparationof5hydroxymethylfurfuralfromwastedcottonstalkwithhydrothermalmethod作者姓名：學(xué)科專業(yè)：研究方向：學(xué)院(系、所)：指導(dǎo)教師：副指導(dǎo)教師：廖孝艷化學(xué)工程與技術(shù)化學(xué)工藝化學(xué)化工學(xué)院周濤教授蔣崇文副教授論文答辯日期塑＆[：(z答辯委員會(huì)主席蘭鯊至翌≥中南大學(xué)二

2、零一三年五月一奄一二，牛丑月中南大學(xué)碩士學(xué)位論文摘要棉桿水熱法制備5羥甲基糠醛摘要：5羥甲基糠醛(5hydroxymethylfurfural，5HMF)是由生物質(zhì)降解后得到的重要的呋喃基化合物，分子中含有活潑基團(tuán)醛基和羥基，可發(fā)生氧化、氫化和縮合等反應(yīng)，用來制備多種呋喃類衍生物，被認(rèn)為是一種介于生物質(zhì)化學(xué)和石油化工業(yè)有機(jī)化學(xué)之間的關(guān)鍵中間體，有望成為新型的平臺(tái)化合物而得到廣泛的研究。本課題采用水熱法對棉桿降解生成5HMF的過程進(jìn)行了研

3、究，分析各影響因素如反應(yīng)時(shí)間、反應(yīng)溫度、催化劑類型及其用量等因素對纖維素降解和5HMF合成的影響，確定最佳工藝操作條件；通過催化劑S042。／Zr02存在與否時(shí)棉稈水熱法制備5HMF的動(dòng)力學(xué)過程分析，確定了該催化劑在反應(yīng)過程中的催化性能。對操作條件的研究結(jié)果表明溫度由200℃升高到230℃的過程中，纖維素降解率提高了9307％，5HMF的產(chǎn)率增加625倍；反應(yīng)時(shí)間由15min增加到120min，纖維素的降解率提高了2660％，5HMF產(chǎn)

4、率先增加后降低，在反應(yīng)90m／n時(shí)達(dá)到最大值，為253％；所選取的催化劑對纖維素的降解和5HMF的生成均具有促進(jìn)作用，其中n(Zr)：n(Zn)=7：3的S042‘／Zr02ZnO催化劑對纖維素的降解效果最好，纖維素降解率達(dá)9752％；而S04厶／Zr02的對纖維素降解和5HMF合成的綜合效果最好，纖維素降解率達(dá)9443％，5HMF產(chǎn)率最高可達(dá)253％，相同條件下較無催化劑提高了794％。得到最佳操作條件為：反應(yīng)溫度230℃，反應(yīng)時(shí)間9

5、0m／n，采用S04二／Zr02作為催化劑，其用量為20％。動(dòng)力學(xué)研究結(jié)果表明催化劑S04二／Zr02對纖維素降解和5HMF合成都具有正向催化效果。加入催化劑后，5HMF選擇性最大可提高157倍，纖維素降解反應(yīng)活化能由1060kdmof7降低至967lL]mol7，5HMF合成反應(yīng)活化能由1194kJmol7降低至842kJmol’。圖32幅，表11個(gè)，參考文獻(xiàn)99篇。關(guān)鍵詞：5羥甲基糠醛；水熱法；動(dòng)力學(xué)；S04二／Zr02；生物質(zhì)分類