非均相催化劑水熱轉(zhuǎn)化葡萄糖產(chǎn)乳酸的基礎(chǔ)研究.pdf

1、進(jìn)入21世紀(jì)，資源與環(huán)境問(wèn)題已經(jīng)成為人類(lèi)面臨的最嚴(yán)峻的問(wèn)題之一，因此尋找一種綠色環(huán)保的新能源代替化石燃料已經(jīng)迫在眉睫。生物質(zhì)廢棄物因?yàn)槠渚G色環(huán)保、成本低廉等好處成為代替化石資源的最佳選擇。傳統(tǒng)的生物質(zhì)廢棄物資源化方法包括生物發(fā)酵、沼氣化和燃燒發(fā)電等。但這些方法具有效率低、工藝復(fù)雜、能耗高以及對(duì)環(huán)境產(chǎn)生二次污染等缺點(diǎn)。本研究致力于亞臨界條件下利用水熱法將生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為高附加值的工業(yè)原料，具備工藝簡(jiǎn)單、對(duì)環(huán)境危害少、反應(yīng)效率較高的優(yōu)點(diǎn)，為如何

2、將生物質(zhì)廢棄物重新轉(zhuǎn)化為可利用能源提出了新思路。
　　首先，本文以葡萄糖作為生物質(zhì)的模型化合物，在水熱反應(yīng)條件下對(duì)葡萄糖產(chǎn)乳酸進(jìn)行了研究。為了解決水熱反應(yīng)腐蝕嚴(yán)重的問(wèn)題，實(shí)驗(yàn)分別針對(duì)強(qiáng)堿弱酸鹽、兩性氫氧化物、兩性氧化物等催化劑進(jìn)行水熱反應(yīng)轉(zhuǎn)化葡萄糖產(chǎn)乳酸的可行性研究，篩選出了催化效果較好的Na2SiO3、Al(OH)3和MnO2，證明了其水熱轉(zhuǎn)化葡萄糖產(chǎn)乳酸的有效性。在此基礎(chǔ)上，研究了催化劑添加量、反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間、水填充率等各

3、個(gè)影響因素對(duì)乳酸產(chǎn)率的影響，得到了產(chǎn)乳酸的最佳反應(yīng)條件。Na2SiO3催化葡萄糖水熱產(chǎn)乳酸的最高產(chǎn)率為30％，最佳反應(yīng)條件為：0.1 mol/L葡萄糖，0.6 mol/L Na2SiO3，反應(yīng)溫度300?C，水填充率35%，反應(yīng)時(shí)間60 s。Al(OH)3催化葡萄糖水熱轉(zhuǎn)化產(chǎn)乳酸的最高產(chǎn)率為17%，最佳反應(yīng)條件為：0.1 mol/L葡萄糖，0.8 mol/L Al(OH)3，反應(yīng)溫度300?C，水填充率35%，反應(yīng)時(shí)間60 s。MnO2

4、催化葡萄糖水熱轉(zhuǎn)化產(chǎn)乳酸的最高產(chǎn)率為23%，反應(yīng)條件為：0.1 mol/L葡萄糖，0.8 mol/L二氧化錳，反應(yīng)溫度300?C，水填充率35%，反應(yīng)時(shí)間90 s。
　　其次，通過(guò)SEM、EDS、XRD、ICP等分析手段，對(duì)反應(yīng)管壁進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)本研究所選用的催化劑對(duì)反應(yīng)容器的腐蝕程度遠(yuǎn)小于傳統(tǒng)強(qiáng)堿性催化劑的腐蝕程度。通過(guò)利用HPLC、GC-MS、TOC等分析手段，對(duì)葡萄糖水熱轉(zhuǎn)化產(chǎn)乳酸的中間產(chǎn)物進(jìn)行分析，對(duì)反應(yīng)路徑進(jìn)行了探討。通