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1、固體酸催化木糖水溶液制備糠醛的工藝研究王遠魁2014年12月中圖分類號：TQ028.1UDC分類號：540固體酸催化木糖水溶液制備糠醛的工藝研究作者姓名王遠魁學(xué)院名稱化工與環(huán)境學(xué)院指導(dǎo)教師張青山教授答辯委員會主席李增喜教授申請學(xué)位工學(xué)碩士學(xué)科專業(yè)化學(xué)工程與技術(shù)學(xué)位授予單位北京理工大學(xué)論文答辯日期2015年1月TechnicalstudyforconversionofxylosesolutionintofurfuraloverthesolidacidCandidateName:YuankuiWangSchoolorDepartment:SchoolofChemicalEngineering
2、andEnvironmentFacultyMentor:Prof.QingshanZhangChair,ThesisCommittee:Prof.ZengxiLiDegreeApplied:MasterofEngineeringMajor:ChemicalEngineeringandTechnologyDegreeby:BeijingInstituteofTechnologyTheDateofDenfence:January,2015研究成果聲明本人鄭重聲明：所提交的學(xué)位論文是我本人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進行的研究工作獲得的研究成果。盡我所知，文中除特別標注和致謝的地方外，學(xué)位論文中不包含其
3、他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果，也不包含為獲得北京理工大學(xué)或其它教育機構(gòu)的學(xué)位或證書所使用過的材料。與我一同工作的合作者對此研究工作所做的任何貢獻均已在學(xué)位論文中作了明確的說明并表示了謝意。特此申明。簽名：日期：北京理工大學(xué)碩士學(xué)位論文摘要石油資源作為一種不可再生資源，其利用受到了諸多限制，人們迫不及待地要尋求一種可替代石油的生物化學(xué)品。在這種環(huán)境下，生物質(zhì)資源進入人們的視野。糠醛是生物質(zhì)資源的衍生品，由于其在食品行業(yè)，香料合成，藥物領(lǐng)域，合成樹脂，有機溶劑和合成纖維方面的廣闊應(yīng)用，糠醛及其衍生品的研究成為了生物質(zhì)資源利用的研究熱點。作為生物質(zhì)資源平臺的重要化合物，糠醛目前只能由生物質(zhì)降
4、解得到，還不能由其他化學(xué)品合成。目前，工業(yè)上主要由礦物酸催化木糖脫水環(huán)化制備糠醛，然而，由于礦物酸催化會導(dǎo)致設(shè)備腐蝕、環(huán)境污染和一些安全問題，礦物酸催化劑的應(yīng)用受到了很大限制。固體酸對設(shè)備無污染，不會產(chǎn)生大量的酸性廢水，并且容易分離，是糠醛生產(chǎn)的一種綠色催化劑。本文自制了固體酸催化劑，并選擇了一種催化條件較好的硫氧化鋯類固體酸用于催化木糖的脫水環(huán)化反應(yīng)。在硫酸催化的基礎(chǔ)上，研究了硫氧化鋯固體酸催化木糖的脫水環(huán)化反應(yīng)，利用單因素變量法分別考察了萃取劑、反應(yīng)溫度、反應(yīng)時間、催化劑含量對糠醛產(chǎn)率的影響。本文通過實驗，獲得了硫氧化鋯固體酸催化木糖脫水環(huán)化反應(yīng)的最佳反應(yīng)條件為30mLDMSO、2.
5、0g木糖、2.5g硫氧化鋯固體酸催化劑，在160℃下反應(yīng)4小時，得到的糠醛的產(chǎn)率為47.7%。雖然硫氧化鋯固體酸催化的產(chǎn)率較硫酸催化的產(chǎn)率低，但是固體酸催化劑不腐蝕設(shè)備，不會產(chǎn)生大量的廢水，有著很好的可重復(fù)使用性能，所以固體酸催化劑有著廣泛的應(yīng)用前景。關(guān)鍵詞：糠醛；木糖；固體酸；脫水環(huán)化。I北京理工大學(xué)碩士學(xué)位論文AbstractRapidlygrowingworldwideenergydemandhastriggeredarenewedinterestinproducingfuelsfrombiomasstoaddtoworldwideenergysupplies.Becauseoft
6、heimportantapplicationsinorganicchemicalindustry,thesynthesisofplastics,pharmaceutical,pesticidesandsoon,furfuralanditsproductionprocesshavebeenahotspotofresearchinthefieldofBiomassenergy.Furfural,asoneofthemostpromisinggreenplatformchemicalcompound,thereisnosyntheticrouteavailableforfurfuralprod
7、uction;thereforefurfuralisexclusivelyproducedfromrenewablebiomassresourcesbyacid-catalyzeddehydrationofpentoses.ConventionalmineralacidsaregenerallyusedascatalystsfortheconversionofD-xylosetofurfural.However,theseminer
