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1、由于煤炭石油等不可再生能源的過度開采使用,石化能源遲早面臨枯竭,而且,石化能源的大規(guī)模開采利用造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染。生物質(zhì)是一種可再生能源,來源廣泛,目前被認(rèn)為是最可能替代煤炭石油等化石能源的原料。生物質(zhì)主要有半纖維素、木質(zhì)素和纖維素三種組分組成,其中半纖維素水解后可產(chǎn)生木糖,木糖進(jìn)一步脫水產(chǎn)生糠醛??啡┦且环N重要的化工中間體,用途非常廣泛。
本文以玉米芯作為制備糠醛的原料,以硫酸鐵為催化劑,分別選取甲苯、乙酸丁酯和正丁醇為萃
2、取劑,研究了在雙相反應(yīng)體系中反應(yīng)時(shí)間、催化劑濃度、反應(yīng)溫度、萃取劑與溶劑的體積比等因素對(duì)糠醛產(chǎn)率的影響。研究發(fā)現(xiàn),與單一水相反應(yīng)體系相比,在用乙酸丁酯、甲苯和正丁醇作為萃取劑的兩相反應(yīng)體系中,糠醛的產(chǎn)率都有不同程度的增加。原因是及時(shí)萃取反應(yīng)生成的糠醛有利于反應(yīng)平衡向生成糠醛的方向移動(dòng),同時(shí)避免了糠醛在水相中的副反應(yīng)(聚合或分解)。
實(shí)驗(yàn)表明,在不同的反應(yīng)體系中,糠醛產(chǎn)率都隨著水解溫度的升高呈現(xiàn)先增大后減小,隨著水解時(shí)間的延長(zhǎng)呈
3、現(xiàn)先增加后降低的趨勢(shì),隨著萃取劑與溶劑的體積比先增大后保持不變,并在硫酸鐵濃度為10%時(shí)達(dá)到最大。三種萃取劑與溶劑的最佳體積比分別為3∶1(乙酸丁酯)、2∶1(甲苯)、1∶1(正丁醇)。在單一水相反應(yīng)體系中,糠醛產(chǎn)率最高只有33.65%,當(dāng)加入適量萃取劑,糠醛的產(chǎn)率明顯提高,分別達(dá)到56.48%(乙酸丁酯)、68.69%(甲苯)、46.32%(正丁醇)。萃取效果由大到小依次為甲苯>乙酸丁酯>正丁醇。
最后,本文通過響應(yīng)面法對(duì)三
4、種萃取劑(乙酸丁酯、甲苯、正丁醇)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析確定了提高糠醛得率的最佳實(shí)驗(yàn)條件依次如下:反應(yīng)時(shí)間2.12h、2.21h、1.87h,催化劑濃度10.28%、10.55%、9.86%,反應(yīng)溫度158.14℃、160.35℃、158.55℃,最佳萃取劑與溶劑體積比2.34、3.32、0.55。在最佳實(shí)驗(yàn)條件下三種萃取劑(乙酸丁酯、甲苯、正丁醇)制備糠醛得率分別如下:58.87%、71.76%、48.27%??紤]到甲苯的毒性較大、用量最大
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