咪唑類離子液體的合成及在纖維素水解中的應(yīng)用研究.pdf

1、咪唑類離子液體的合成及在纖維素水解中的應(yīng)用研究Studyonthepreparationofimidazolumbasedionicliquidanditsapplicationincellulosehydrolysis學(xué)科專業(yè)：化學(xué)工藝研究生：尹旺指導(dǎo)教師：夏淑倩副教授天津大學(xué)化工學(xué)院二零一零年六月～令一苓牛六月“■疆●，盔摘要木質(zhì)纖維素是自然界中重要的可再生資源，將木質(zhì)纖維素轉(zhuǎn)化成燃料乙醇可作為一種可再生能源代替化石能源。但木質(zhì)纖維

2、素的分子間和分子內(nèi)存在較強(qiáng)氫鍵并具有較高結(jié)晶度，使其溶解困難。傳統(tǒng)的纖維素溶劑存在著不穩(wěn)定、有毒害、不易回收和價格昂貴等缺點(diǎn)，限制了木質(zhì)纖維素的開發(fā)和應(yīng)用。咪唑類離子液體對纖維素具有優(yōu)良溶解性能，使此類“綠色溶劑”在木質(zhì)纖維素預(yù)處理方面成為了研究的熱點(diǎn)。通過離子液體預(yù)處理木質(zhì)纖維素，用纖維素酶對再生纖維素水解，將木質(zhì)纖維素轉(zhuǎn)化成還原糖，然后通過發(fā)酵制備燃料乙醇，可以降低乙醇的生產(chǎn)成本，還能解決能源的短缺問題。本論文通過一步烷基化反應(yīng)制備

3、1丁基3甲基咪唑氯鹽[BMIM]CI和1乙基3甲基咪唑溴鹽，產(chǎn)率約為92％，純度達(dá)到98％。然后將鹵素離子液體的水溶液通過對應(yīng)陰離子的離子交換樹脂，制備了高純度的1丁基3甲基咪唑甲酸鹽[BMIM][HC00]，1一丁基一3甲基咪唑乙酸鹽[BMIM][OAc]，l乙基3一甲基咪唑甲酸鹽[EMIM][HC00]，1乙基3甲基咪唑乙酸鹽[EMIM][OAc]。分別在40“C，50“C和60℃下對離子液體中再生的纖維素進(jìn)行水解實(shí)驗(yàn)，與用10wt

4、％NaOH預(yù)處理的和未經(jīng)預(yù)處理的微晶纖維素進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)在各溫度下離子液體預(yù)處理后的微晶纖維素較未經(jīng)預(yù)處理的微晶纖維素樣品水解速度提高23倍，同時50℃下，纖維素的轉(zhuǎn)化率最高，纖維素酶反應(yīng)活性最好。用離子液體分別在80“C和120。C下預(yù)處理纖維素，以及不同濃度的離子液體預(yù)處理纖維素，得出預(yù)處理溫度升高和增加離子液體用量可以提高再生纖維素的水解效率。通過不同的離子液體溶液對纖維素酶活影響的實(shí)驗(yàn)測定，得出乙酸型離子液體對纖維素酶活基本沒有