本文關(guān)鍵詞：生物質(zhì)催化轉(zhuǎn)化羥基丙酮及其分離的研究

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【摘要】：生物質(zhì)熱化學(xué)轉(zhuǎn)化技術(shù)轉(zhuǎn)化效率較高的方法是催化熱解,其通過(guò)有選擇性地轉(zhuǎn)化把生物質(zhì)制成高附加值精細(xì)化學(xué)品。生物質(zhì)催化熱裂解可制得羥基丙酮、糠醛、乙酸等化學(xué)品,其中羥基丙酮是合成4-甲基咪唑、(s)-(+)-2-氨基丙醇、維生素H和阿司匹林丙酮酯等藥物中間體的精細(xì)化工原料。生物質(zhì)選擇催化熱解后的冷凝水相(以下簡(jiǎn)稱木醋液)對(duì)其進(jìn)行萃取法脫酚并利用離子交換樹脂吸附依次分離出羥基丙酮和乙酸。論文主要圍繞摻雜不同金屬原子和萃取-吸附分離兩種方法,分別對(duì)選擇熱解催化劑和木醋液開展實(shí)驗(yàn)。制備MCM-41介孔分子篩并用摻雜金屬的方法改性介孔分子篩,其表征使用XRD、BET方法,制得的介孔分子篩催化劑與纖維素混合,在熱裂解-氣質(zhì)聯(lián)用儀上分析其熱解生成羥基丙酮的含量。木醋液的分級(jí)分離則采用萃取脫酚,用離子樹脂吸附并選用合適溶劑再對(duì)羥基丙酮脫附分離。主要得出了以下結(jié)論:水熱晶化合成法用以制備摻雜金屬的方法改性的M-MCM-41(M為Cu、Ti、Ti/Zn)介孔分子篩催化劑。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,金屬改性使MCM-41介孔分子篩的晶體結(jié)構(gòu)發(fā)生改變,比表面積、平均孔徑、平均孔體積和顆粒大小均減小;當(dāng)硅/M摩爾比值為50,得到最優(yōu)結(jié)構(gòu)的M-MCM-41介孔分子篩。選擇性由于金屬改性進(jìn)入了介孔分子篩內(nèi)部而增強(qiáng),且存在最佳摻雜量。纖維素?zé)峤猱a(chǎn)物中醛、酮類等組分的含量隨著金屬摻雜量的增加而增大,而左旋吡喃葡萄糖類含量降低。介孔分子篩可使纖維素選擇性的熱解生成羥基丙酮,其選擇性強(qiáng)弱順序?yàn)?Ti-MCM-41Ti/Zn-MCM-41Cu-MCM-41。M-MCM-41各自選擇性最佳分別為:n_(Si):n_(Ti)=40:1(Ti-MCM-41)、n_(Si):n_(Zn):n_(Ti)=100:1:5(Ti/Zn-MCM-41)、n_(Si):n_(Ti)=10:1(Cu-MCM-41)。采用萃取脫酚方法,通過(guò)萃取劑篩選,萃取條件優(yōu)化來(lái)確定最佳的萃取條件,結(jié)果表明,采用自制的脫酚萃取劑,最佳水油萃取相比為1:1.5,最適宜萃取次數(shù)為3次,其脫酚率為69.86%,萃取劑還可進(jìn)行回收和再生,并可用于多次脫除木醋液中的酚,能降低生產(chǎn)成本。并研究了脫酚液的樹脂吸附,進(jìn)行靜態(tài)吸附、動(dòng)態(tài)吸附和動(dòng)態(tài)脫附實(shí)驗(yàn),對(duì)比五種離子交換樹脂的吸附效果,篩選出效果最佳的D301R樹脂,在動(dòng)態(tài)脫附實(shí)驗(yàn)中,采取分步洗脫醋酸和羥基丙酮的辦法。碳酸鈉溶液和無(wú)水乙醇分別作為醋酸和羥基丙酮的洗脫劑。最終醋酸的解吸率達(dá)到80%;羥基丙酮的解吸率達(dá)到90%。最終得到羥基丙酮占富集后木醋液有機(jī)物百分含量的65.3%。
【關(guān)鍵詞】：介孔分子篩 催化熱解 分級(jí)分離 樹脂吸附
【學(xué)位授予單位】：武漢工程大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：O643.36;TQ028
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-13
• 第一章 文獻(xiàn)綜述13-25
• 1.1 生物質(zhì)能概述13-14
• 1.1.1 生物質(zhì)能特點(diǎn)13-14
• 1.1.2 生物質(zhì)的轉(zhuǎn)化與利用技術(shù)14
• 1.2 生物質(zhì)熱解技術(shù)14-19
• 1.2.1 生物質(zhì)快速熱解概述15-18
• 1.2.2 生物質(zhì)熱解液及其化學(xué)品18-19
• 1.3 生物質(zhì)催化熱解19-21
• 1.3.1 生物質(zhì)催化熱解概述19-20
• 1.3.2 堿金屬催化劑20
• 1.3.3 氧化物催化劑20
• 1.3.4 分子篩催化劑20-21
• 1.4 熱解液化學(xué)品分離的研究現(xiàn)狀21-23
• 1.4.1 靜置法21-22
• 1.4.2 蒸餾法22
• 1.4.3 吸附法22
• 1.4.4 萃取法22
• 1.4.5 分配法22-23
• 1.5 本課題的提出及意義23-25
• 1.5.1 選題背景與意義23
• 1.5.2 研究?jī)?nèi)容23-25
• 第二章 實(shí)驗(yàn)部分25-35
• 2.1 試劑與設(shè)備25-26
• 2.1.1 試劑與材料25
• 2.1.2 儀器與設(shè)備25-26
• 2.2 分析與數(shù)據(jù)處理26-35
• 2.2.1 催化劑表征方法26-27
• 2.2.2 熱解-氣質(zhì)連用（Py-GC-MS）分析27-28
• 2.2.3 氣相色譜分析方法28-31
• 2.2.4 熱解液總酚含量測(cè)定方法31-35
• 第三章 摻雜金屬的MCM-41 催化劑的表征及催化性能測(cè)試35-51
• 3.1 摻雜金屬的MCM-41 的制備35-37
• 3.1.1 金屬Ti的摻雜35-36
• 3.1.2 金屬Cu的摻雜36
• 3.1.3 二元（Ti/Zn）金屬摻雜36-37
• 3.2 XRD表征37-39
• 3.3 BET表征39-42
• 3.3.1 不同金屬摻雜改性的影響39-40
• 3.3.2 摻雜量變化的影響40-42
• 3.4 熱裂解產(chǎn)物分布42-50
• 3.4.1 纖維素?zé)峤?/span>42-44
• 3.4.2 催化劑與纖維素?zé)峤?/span>44-48
• 3.4.3 雙金屬混合熱解48-50
• 3.5 本章小結(jié)50-51
• 第四章 羥基丙酮的分離富集51-69
• 4.1 酚類產(chǎn)物的分離51-58
• 4.1.1 總酚含量測(cè)定方法51-52
• 4.1.2 萃取劑對(duì)萃取效率的影響52
• 4.1.3 萃取相比對(duì)萃取效率的影響52-54
• 4.1.4 萃取次數(shù)54-56
• 4.1.5 回收萃取劑再利用56-58
• 4.2 羥基丙酮和醋酸的吸附分離58-67
• 4.2.1 樹脂的預(yù)處理58-59
• 4.2.2 平衡時(shí)間的確定59-62
• 4.2.3 動(dòng)態(tài)吸附與脫附62-67
• 4.3 小結(jié)67-69
• 第五章 結(jié)論與建議69-73
• 5.1 結(jié)論69-71
• 5.2 建議71-73
• 參考文獻(xiàn)73-77
• 攻讀碩士期間已發(fā)表的論文77-79
• 致謝79

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：816617