本文關(guān)鍵詞：離子液體在纖維素預(yù)處理過(guò)程中的應(yīng)用研究

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【摘要】：隨著人類社會(huì)的不斷發(fā)展,人類對(duì)能源的需求越來(lái)越旺盛,目前,化石能源在世界各國(guó)的能源結(jié)構(gòu)中所占的比例依然很大,然而隨著人類對(duì)石油、煤炭等不可再生的化石燃料的大量開(kāi)采和利用,世界各國(guó)都面臨著嚴(yán)重的能源危機(jī)和環(huán)境污染問(wèn)題。纖維素則是一種環(huán)境友好型能源材料,其對(duì)環(huán)境基本沒(méi)有污染。在纖維素的利用過(guò)程中,最為關(guān)鍵的一步是將纖維素預(yù)處理,將其轉(zhuǎn)化為糖類物質(zhì)后再利用。離子液體在纖維素預(yù)處理過(guò)程中,可以發(fā)揮重要作用。本論文共合成了兩大類5種離子液體：咪唑類離子液體1-烯丙基-3-甲基咪唑氯鹽([Amim]Cl)、N-甲基咪唑硫酸氫鹽([Hmim]HSO_4)、N-甲基咪唑磷酸二氫鹽([Hmim]H_2PO_4)和吡咯烷酮類離子液體N-甲基吡咯烷酮硫酸氫鹽([Hnmp]HSO_4)、N-甲基吡咯烷酮磷酸二氫鹽([Hnmp]H_2PO_4)。以1-烯丙基-3-甲基咪唑氯鹽([Amim]Cl)離子液體為溶劑溶解纖維素,然后加入反溶劑蒸餾水經(jīng)過(guò)離心洗滌等過(guò)程得到再生纖維素,將再生纖維素與酸性離子液體混合,使酸性離子液體水解纖維素得到還原糖,用二硝基水楊酸法對(duì)總還原糖進(jìn)行分析。仔細(xì)探究了反應(yīng)溫度、酸性離子液體用量、加水量、金屬鹽的種類及用量和纖維素聚合度等因素對(duì)還原糖產(chǎn)率的影響。在所探究了四種酸性離子液體中,以N-甲基吡咯烷酮硫酸氫鹽([Hnmp]HSO_4)對(duì)纖維素的水解效果最佳,反應(yīng)進(jìn)行1.5小時(shí)總還原糖的產(chǎn)率即可達(dá)到94.16%,采用的水解反應(yīng)的條件是：100℃,N-甲基吡咯烷酮硫酸氫鹽([Hnmp]HS04)的用量為1g,加水量為1g,金屬鹽MnCl2的用量為0.15g。實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn),提高溫度能夠提高纖維素的水解速率,得到較高的總還原糖產(chǎn)率,明顯縮短反應(yīng)時(shí)間,同時(shí),還原糖的降解速率也高；酸性離子液體用量增加,纖維素的水解速率和還原糖的產(chǎn)率并不是按比例增加,過(guò)多的離子液體用量會(huì)使還原糖的降解速率加快,降低還原糖的產(chǎn)率；反應(yīng)體系中存在過(guò)多的水會(huì)抑制纖維素的水解,降低還原糖產(chǎn)率和纖維素的水解速率；纖維素的聚合度大,會(huì)使纖維素水解的速率降低,同時(shí)也會(huì)使最大還原糖產(chǎn)率產(chǎn)率降低。
【關(guān)鍵詞】：離子液體 纖維素 水解 還原糖產(chǎn)率
【學(xué)位授予單位】：北京化工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：O645.1;TQ352.78
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-15
• 第一章 文獻(xiàn)綜述15-31
• 1.1 本課題研究背景15-17
• 1.1.1 能源問(wèn)題概況15
• 1.1.2 生物質(zhì)資源在能源領(lǐng)域利用簡(jiǎn)介15-17
• 1.2 纖維素簡(jiǎn)介及其利用17-22
• 1.2.1 纖維素的簡(jiǎn)介17-19
• 1.2.2 纖維素的利用19-20
• 1.2.3 纖維素的水解研究概況20-22
• 1.3 離子液體概述22-27
• 1.3.1 離子液體的結(jié)構(gòu)及其分類22-24
• 1.3.2 離子液體的合成及其制備的方法24
• 1.3.3 離子液體的應(yīng)用24-26
• 1.3.4 離子液體的發(fā)展歷程26-27
• 1.4 離子液體在纖維素預(yù)處理過(guò)程中的研究概況27-30
• 1.4.1 離子液體在纖維素溶解過(guò)程中的研究概況27-28
• 1.4.2 離子液體在纖維素水解過(guò)程中的研究概況28-30
• 1.5 本課題的選題依據(jù)和研究方法30-31
• 第二章 離子液體的合成及表征31-41
• 2.1 引言31
• 2.2 實(shí)驗(yàn)試劑與儀器31-33
• 2.2.1 實(shí)驗(yàn)采用的試劑32
• 2.2.2 實(shí)驗(yàn)儀器及設(shè)備32-33
• 2.3 離子液體的合成及表征33-39
• 2.3.1 N-甲基咪唑試劑的預(yù)處理33
• 2.3.2 離子液體[Amim]Cl的合成及表征33-35
• 2.3.3 離子液體N-甲基咪唑硫酸氫鹽([Hmim]HSO_4)的合成及表征35-36
• 2.3.4 離子液體N-甲基咪唑磷酸二氫鹽([Hmim]H_2PO_4)的合成36-37
• 2.3.5 離子液體N-甲基吡咯烷酮硫酸氫鹽([Hnmp]HSO_4)的合成及表征37-38
• 2.3.6 離子液體N-甲基吡咯烷酮磷酸二氫鹽([Hnmp]H_2PO_4)的合成及表征38-39
• 2.4 本章小結(jié)39-41
• 第三章 咪唑類酸性離子液體催化水解纖維素研究41-57
• 3.1 引言41
• 3.2 實(shí)驗(yàn)部分41-45
• 3.2.1 實(shí)驗(yàn)試劑41-42
• 3.2.2 實(shí)驗(yàn)儀器及設(shè)備42
• 3.2.3 還原糖含量的檢測(cè)方法及檢測(cè)原理42-44
• 3.2.4 實(shí)驗(yàn)過(guò)程及分析方法44-45
• 3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析與討論45-54
• 3.3.1 反應(yīng)溫度對(duì)纖維素水解效果的影響45-48
• 3.3.2 咪唑類酸性離子液體的用量對(duì)纖維素水解效果的影響48-50
• 3.3.3 加水量對(duì)咪唑類酸性離子液體水解纖維素效果的影響50-52
• 3.3.4 金屬鹽的種類及用量對(duì)纖維素水解效果的影響52-54
• 3.4 本章小結(jié)54-57
• 第四章 吡咯烷酮類酸性離子液體催化水解纖維素研究57-73
• 4.1 引言57
• 4.2 實(shí)驗(yàn)部分57
• 4.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析與討論57-70
• 4.3.1 反應(yīng)溫度對(duì)纖維素水解效果的影響57-60
• 4.3.2 吡咯烷酮類酸性離子液體的用量對(duì)纖維素水解效果的影響60-61
• 4.3.3 加水量對(duì)吡咯烷酮類酸性離子液體水解纖維素效果的影響61-63
• 4.3.4 金屬鹽的種類及用量對(duì)纖維素水解效果的影響63-67
• 4.3.5 纖維素聚合度對(duì)酸性離子液體水解纖維素效果的影響67-70
• 4.4 本章小結(jié)70-73
• 第五章 結(jié)論與展望73-75
• 5.1 結(jié)論73-74
• 5.2 展望74-75
• 參考文獻(xiàn)75-79
• 附錄79-85
• 致謝85-87
• 作者和導(dǎo)師簡(jiǎn)介87-88
• 北京化工大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文答辯委員會(huì)決議書88-89

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1038340