草原有毒植物狼毒水解制備糠醛.pdf

1、狼毒是草原上一種有毒的植物，有毒植物大量的滋生蔓延是牧區(qū)草原退化的重要標(biāo)志，嚴(yán)重威脅生態(tài)環(huán)境和畜牧業(yè)的發(fā)展。如何防治和利用狼毒是當(dāng)前的一個(gè)熱門課題。以防治為主導(dǎo)的措施比較多，但效果都有限。目前的研究主要集中在對(duì)狼毒的利用上，包括以狼毒為原料造紙、制備吸附活性炭及其藥用價(jià)值的研究等。文中以狼毒的資源化利用為指導(dǎo)，將狼毒作為水解反應(yīng)制備糠醛和可發(fā)酵糖的原料。通過對(duì)狼毒的基本成分分析得出其纖維素干基含量為36.53％，半纖維素干基含量為14.

2、15%，適合作為制備糠醛和可發(fā)酵糖的原料。有很大的利用價(jià)值。
　　本研究針對(duì)狼毒中的半纖維素，采用一步法直接水解制備糠醛。以硫酸和金屬的氧化物、氯化物等為催化劑，在常壓條件下詳細(xì)研究了硫酸濃度、硫酸用量、固體催化劑用量、狼毒顆粒大小等因素對(duì)一步法制備糠醛試驗(yàn)的影響。并對(duì)二氧化鈦催化戊糖脫水制備糠醛的試驗(yàn)條件進(jìn)行了初步研究。通過高溫活化改良二氧化鈦活性，以提高其催化性能。戊糖脫水生成糠醛的反應(yīng)在常壓及溶液沸騰的條件下進(jìn)行，對(duì)設(shè)備要求

3、較低，且利用糠醛在水相和氣相中的分配比不同將反應(yīng)產(chǎn)生的糠醛及時(shí)從冷凝管中分離出來，有效避免了副反應(yīng)的發(fā)生，與工業(yè)生產(chǎn)中采用蒸汽分離糠醛的方式相似，提高了糠醛產(chǎn)率。由于一步法中只利用了狼毒中的半纖維素，而纖維素沒有利用起來，不僅浪費(fèi)了資源，其反應(yīng)中產(chǎn)生的雜質(zhì)還不利于糠醛的提純，于是基于一步法的試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了兩步法的水解試驗(yàn)。通過對(duì)硫酸濃度，液固比等試驗(yàn)條件的詳細(xì)篩選，確定了兩步法的試驗(yàn)流程和最適宜條件。研究結(jié)果表明：在一步法中，硫酸濃度對(duì)

4、糠醛產(chǎn)率影響最明顯，其次是固體催化劑二氧化鈦的量。高溫活化可有效提高二氧化鈦的催化效果。以20目的狼毒顆粒為原料，以質(zhì)量分?jǐn)?shù)35%的硫酸和700℃高溫活化1h的二氧化鈦為催化劑，液固比為60mL/g，固固比為2.5g/g時(shí)，常壓下水解蒸餾可得糠醛產(chǎn)率8.79%，半纖維素的有效利用率達(dá)62.12%。在兩步法中，硫酸濃度低至一定程度時(shí)，半纖維素水解率下降，而纖維素依然可以水解為可發(fā)酵糖。采用質(zhì)量分?jǐn)?shù)2%的硫酸先單獨(dú)進(jìn)行水解3小時(shí)，經(jīng)過濾后，