目前,可再生能源的開發(fā)利用受到廣泛關(guān)注。木質(zhì)纖維素生物質(zhì)作為可再生和資源量豐富的碳源,被認(rèn)為是具有潛力的生產(chǎn)高附加值化學(xué)品的有希望的可再生資源。對比于商業(yè)傳統(tǒng)使用的均相酸催化劑,非均相酸催化劑具有催化活性高、選擇性好、環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)。其中碳基固體酸催化劑來源于生物質(zhì)原料,具有資源廣泛、經(jīng)濟(jì)環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。糠醛（FF）、乙酰丙酸（LA）作為生物質(zhì)水解利用的重要平臺化合物,廣泛應(yīng)用于能源、化工、醫(yī)藥等領(lǐng)域。生物質(zhì)水熱解聚制備還原糖進(jìn)而制取平臺化合物是生物煉制的熱點(diǎn)方向,如何實現(xiàn)平臺化合物的綠色高效生產(chǎn)是需要深入研究的關(guān)鍵問題。本研究在課題組自制磁性碳基固體酸（MMCSA）預(yù)處理水解產(chǎn)糖研究基礎(chǔ)上開展了MMCSA催化水解生物質(zhì)衍生糖類制取平臺化合物的研究。通過調(diào)控不同的催化反應(yīng)體系,使用密度泛函理論計算,深入分析探討了MMCSA催化水解木糖制取糠醛的效果與機(jī)制,并對MMCSA的回收重復(fù)利用及再生作出討論,同時對MMCSA催化水解葡萄糖制取乙酰丙酸工況條件進(jìn)行優(yōu)化。首先,在純水溶劑體系和甲基異丁基甲酮（MIBK）/水雙相溶劑體系下,分別開展MMCSA催化水解木糖制取糠醛的工藝條件優(yōu)化實驗,獲得最佳... 

【文章來源】：山東理工大學(xué)山東省

【文章頁數(shù)】：68 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

世界能源消耗總量情況圖

山東理工大學(xué)碩士論文第一章緒論2資源利用技術(shù)對綠色可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。圖1.2木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)轉(zhuǎn)化利用過程[6]Fig.1.2Conversionandutilizationprocessoflignocellulosicbiomass[6]近年來，木質(zhì)纖維素生物質(zhì)煉制技術(shù)獲得了廣泛關(guān)注[6]。其中生物質(zhì)熱解轉(zhuǎn)化技術(shù)、生物質(zhì)生化轉(zhuǎn)化技術(shù)和生物質(zhì)催化水解技術(shù)等是木質(zhì)纖維素生物質(zhì)煉制技術(shù)的主流應(yīng)用技術(shù)[6]，這些技術(shù)基本均是以制備生物燃料和高附加值的化學(xué)品為中心目標(biāo)。生物質(zhì)熱解轉(zhuǎn)化技術(shù)是指在缺氧或低氧條件下，通過熱化學(xué)轉(zhuǎn)換，將生物質(zhì)轉(zhuǎn)變成為木炭、液體和氣體等低分子物質(zhì)[7,8]。該技術(shù)適用于生物質(zhì)原料范圍廣、轉(zhuǎn)化快，但也存在氣體熱值低和容易產(chǎn)生焦油、生物油品質(zhì)不高和難以規(guī)�；a(chǎn)等問題；生物質(zhì)生化轉(zhuǎn)化技術(shù)的核心問題是對生物質(zhì)進(jìn)行預(yù)處理，然后經(jīng)過不同的微生物或酶轉(zhuǎn)化，獲得相應(yīng)的目標(biāo)產(chǎn)物[9]，該技術(shù)工藝相對簡單，但存在轉(zhuǎn)化效率較低、原料適用性不高等問題；生物質(zhì)催化水解技術(shù)主要是在均相酸、非均相酸催化劑等催化作用下，生物質(zhì)多糖(半纖維素、纖維素和淀粉等)先轉(zhuǎn)化為低聚糖，然后聚糖進(jìn)一步水解形成木糖、葡萄糖等單糖，單糖進(jìn)一步通過催化脫水、加氫或氧化等得到各種化學(xué)品[5]，該技術(shù)目前主要存在催化劑回收難、制造成本不夠經(jīng)濟(jì)等問題，但通過開發(fā)新的催化劑同時探索新的催化體系，解決上述問題充滿希望，通過體系調(diào)控容易獲得定向單一產(chǎn)品是該技術(shù)的很大優(yōu)勢。因此，生物質(zhì)催化水解技術(shù)目前己成為未來生物質(zhì)能源規(guī)�；玫闹匾芯糠较颉�1.2生物質(zhì)平臺化合物木質(zhì)纖維素主要由纖維素、半纖維素和木質(zhì)素組成，并且包含少量的礦物質(zhì)等[10]。纖維素是由重復(fù)葡萄糖單元組成的天然聚合物，其通過一個吡喃糖環(huán)的C-1與后一個環(huán)

山東理工大學(xué)碩士論文第一章緒論51.3催化木糖制取糠醛的研究進(jìn)展糠醛，亦即2-呋喃甲醛，分子式C5H4O2，分子結(jié)構(gòu)如表1.1所示。常溫下是一種無色或淺黃色油狀液體，在空氣中易變成黃棕色，苦杏仁味，能溶于丙酮、苯、甲苯和羥甲基異丁基甲酮（MIBK）等諸多有機(jī)試劑[5,17,18]，一般的物理性質(zhì)如表1.2所示�？啡┙Y(jié)構(gòu)中含有醛基和呋喃環(huán)等兩個重要官能團(tuán)，這也是糠醛作為平臺化合物能夠合成其它眾多化學(xué)品的基矗糠醛的醛基可以發(fā)生縮醛、�；⒋既┛s合、還原為醇、脫羰、氧化等反應(yīng)；呋喃環(huán)可以使糠醛發(fā)生烷基化、加氫、氧化、鹵化、開環(huán)和硝化反應(yīng)[17,19,20]。部分常見的糠醛轉(zhuǎn)化物質(zhì)結(jié)構(gòu)如圖1.3所示�？啡┑闹苽渲饕阅咎菫樵�，木糖主要來源于半纖維素中的木聚糖，因此研究開發(fā)新技術(shù)高效轉(zhuǎn)化木聚糖制取糠醛一直是國內(nèi)外眾多學(xué)者研究的重點(diǎn)。表1.2糠醛的物理性質(zhì)Table1.2Physicalpropertiesoffurfural項目數(shù)據(jù)分子量96.08沸程（℃）160-163相對密度1.1594折光率1.5261水溶性8.3g/100mL凝固點(diǎn)（℃）-36.5閃點(diǎn)（℃）60圖1.3糠醛衍生的代表性產(chǎn)物[5]Fig.1.3Representativeproductsderivedfromfurfural[5]

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Preparation of furfural and reaction kinetics of xylose dehydration to furfural in high-temperature water[J]. De-Run Hua,Yu-Long Wu,Yun-Feng Liu,Yu Chen,Ming-De Yang,Xin-Ning Lu,Jian Li.  Petroleum Science. 2016(01)
[2]Kinetics of Levulinic Acid Formation from Glucose Decomposition at High Temperature[J]. 常春,馬曉建,岑沛霖.  Chinese Journal of Chemical Engineering. 2006(05)
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本文編號：3076361