小麦秸秆加压液化制备乙酰丙酸乙酯

以小麦秸秆为原料,浓硫酸为催化剂,乙醇为溶剂进行液化实验,分析了液化产物的组成,考察了不同条件对目标产物乙酰丙酸乙酯(EL)得率及液化率的影响。结果表明:在浓硫酸用量10%、反应温度190℃、反应时间60 min,液固比为18∶1(g∶g)条件下,小麦秸秆的液化效果较好,液化率为75%,此时EL的得率为18.11%;经红外光谱分析可知秸秆在反应过程中发生降解;液体产物中包含醛、酮、酯、酚、酸类等多种含氧化合物,纤维素降解生成葡萄糖、葡萄糖苷、乙氧基甲基糠醛等中间产物,并最终转化为乙酰丙酸乙酯。     

稀酸预处理对玉米秸秆中4类非木质素组分的降解规律研究

分离制取玉米秸秆中非木质素类的4类组分纤维素、半纤维素、热水提取物和乙醇提取物,采用高效液相色谱研究其在稀硫酸预处理过程中主要水溶性降解产物的生成规律。其中,纤维素降解生成葡萄糖、甲酸、乙酰丙酸和5-羟甲基糠醛;半纤维素降解生成木糖、阿拉伯糖、葡萄糖醛酸、半乳糖醛酸、乙酸和糠醛;热水提取物降解生成葡萄糖、木糖、阿拉伯糖、甲酸、乙酸、乙酰丙酸、5-羟甲基糠醛和糠醛;乙醇提取物降解生成少量的葡萄糖、木糖、乙酸、乙酰丙酸和5-羟甲基糠醛。抑制物甲酸、乙酰丙酸和5-羟甲基糠醛主要来自纤维素,乙酸和糠醛来自半纤维素,产量可分别为1.4%、2.7%、2.2%、3.1%和7.8%(以玉米秸秆计)。硫酸质量分数是影响乙酸产量的主要工艺因素,而反应温度是影响甲酸、乙酰丙酸、5-羟甲基糠醛和糠醛产量的主要工艺因素。     

蔗糖脱水制备5-羟甲基糠醛的研究

研究了Brnsted-Lewis复合催化体系催化蔗糖脱水制备5-羟甲基糠醛,考察了反应条件对5-羟甲基糠醛收率的影响,最佳反应条件为:蔗糖2.0 g,复合催化体系HCl-CrCl3(质量比5∶1)0.8 g,二甲基亚砜20 mL,反应时间30 min,反应温度200℃。在上述较佳反应条件下,蔗糖转化率为100%,5-羟甲基糠醛的收率达72.7%。此外,CrCl3对产物5-羟甲基糠醛具有良好的稳定性,在一定程度上可避免产物继续发生水合/脱羧反应而生成甲酸和乙酰丙酸。     

农作物秸秆加压液化制备乙酰丙酸乙酯及其分离初探

分别选取小麦、玉米和水稻等3种农作物的秸秆为原料,乙醇为溶剂,98%浓硫酸为催化剂,在反应压力2.25 MPa,反应温度200℃,催化剂用量5%,反应时间60 min和固液比1∶15(质量比)的条件下,进行加压液化的初步研究,对液化产物进行分析,并分离得到液化产物中的乙酰丙酸乙酯(EL)。结果显示:同等液化条件下,所选原料中小麦秸秆的液化效果最好;FT-IR、TG-DTG和SEM分析表明液化过程中小麦秸秆组分的结构发生改变和降解,液化产物的主要组分为EL,在水相的乙酸乙酯萃取液中EL的GC含量为52.61%;在蒸馏分离的过程中,EL的纯度可达92.71%,回收率达89.93%。     

碱金属盐对γ-戊内酯/水体系固体酸催化制5-羟甲基糠醛的作用

对新型反应体系γ-戊内酯(GVL)/H_2O中添加碱金属盐类促进固体酸Amberlyst 36催化降解葡萄糖制备5-羟甲基糠醛(HMF)进行了研究。重点探讨了碱金属盐的种类与浓度、反应时间、温度、催化剂用量以及体系溶剂比等因素对HMF产率的影响。结果表明:140℃条件下,催化剂用量0.2g、NaCl浓度0.3 mol/L、溶剂比V(GVL)∶V(H_2O)=5∶1、反应60 min,此时HMF产率最高,达47.5%;除硝酸盐对HMF的生成有抑制作用外,加入的其他碱金属盐均能促进葡萄糖催化转化,使HMF产率明显提高;高温、过量的固体酸及过长的反应时间不利于HMF生成;生物质原料如木糖渣在该体系下可直接降解制备HMF,产率可达32.5%,表明该反应体系具有潜在的工业化价值。     

稀酸预处理玉米秸秆共发酵产乙醇抑制物的来源探究

针对己糖(葡萄糖)、戊糖(木糖)共发酵产纤维素乙醇抑制物控制的关键性瓶颈,分别以玉米秸秆及玉米秸秆中非木质素的4类组分纤维素、半纤维素、热水提取物和乙醇提取物为原料,并以0.75%稀硫酸和180℃预处理40 min得到5种稀酸预处理液。以60 g/L葡萄糖和30 g/L木糖为碳源,分别添加上述稀酸预处理液,比较了5种预处理液对休哈塔假丝酵母(Candida shehatae)共发酵产乙醇的影响,并探究主要抑制物来源。结果表明:133 g/L全玉米秸秆稀酸预处理的降解物会完全抑制C.shehatae糖代谢和共发酵。在玉米秸秆稀酸预处理过程中,4类非木质素组分降解物均会导致乙醇得率下降,其中100 g/L纤维素降解物完全抑制木糖的发酵,半纤维素降解物同时抑制葡萄糖和木糖的发酵,甚至对酵母产生致死毒性,热水提取物和乙醇提取物降解物延滞糖利用和酵母生长。玉米秸秆共发酵产乙醇抑制物主要来自于纤维素和半纤维素在稀酸预处理中的降解反应,主要为甲酸、乙酸、乙酰丙酸、5-羟甲基糠醛和糠醛,同时还存在着其他降解产物的毒性或协同毒性。     

-蒎烯合成3-亚甲基诺蒎酮的研究

研究了以β-蒎烯为原料合成3-亚甲基诺蒎酮的反应.以丙酮为溶剂,以酸性高锰酸钾为氧化剂,β-蒎烯经选择性氧化生成诺蒎酮,研究了氧化剂体系、溶剂体系、反应温度和反应时间对β-蒎烯氧化选择性及诺蒎酮得率的影响.采用KOH为催化剂、37％甲醛水溶液为羟甲基化试剂与诺蒎酮进行羟醛缩合反应得到3-亚甲基诺蒎酮,探讨了诺蒎酮与甲醛物质的量之比、催化剂种类及用量、溶剂体系、反应温度以及反应时间等因素对反应的影响,并采用正交试验法优化了羟醛缩合反应工艺,并确定了适宜的合成工艺条件:n(甲醛)与n(诺蒎酮)为21∶1,n(KOH)与n(诺蒎酮)为1.5∶1,反应在无溶剂存在下进行,反应温度65 qc,反应时间2h.在此工艺条件下,3-亚甲基诺蒎酮得率大于92％.采用GC-MS、FT-IR、1H NMR、13C NMR等手段对合成所得产物的化学结构进行了分析测定.     

5-氯甲基糠醛水解制备5-羟甲基糠醛的工艺优化及反应动力学研究

研究了5-氯甲基糠醛（CMF）在纯水或水/丙酮体系中水解生成5-羟甲基糠醛（HMF）,探究了水解反应条件（如溶剂体系、碱中和剂、温度和CMF添加量等）对CMF水解的影响,并分析了其水解反应动力学。研究结果表明：水/丙酮体系有助于减少HMF的副反应,加入连二亚硫酸钠（Na₂S₂O₄）可以进一步阻止腐殖质的产生;1 g CMF在10 mL水/丙酮体积比为1∶4的混合液中,添加0.35 g的CaCO₃,温度353.15 K下保温反应28 min,此优化水解条件下CMF转化率为97%,HMF得率可达85%,副产物乙酰丙酸（LA）得率为6%;添加Na₂S₂O₄后,HMF的分离得率可由50%提高到86%。动力学研究结果表明：在水/丙酮体系中CMF水解反应活化能为12.3 kJ/mol,水解速率常数k₁=5.56exp（-1.23×10⁴/RT）。     

杨木屑低浓度硫酸中温预处理提取木糖及其发酵

低酸中温预处理可选择性地水解溶出杨木屑中的木糖.正交试验结果显示,影响木糖提取得率的强度顺序为反应温度、固液比、反应时间和硫酸质量分数,影响抑制物产量的主要因素为反应温度和固液比,硫酸质量分数和反应时间的影响较弱.在预处理过程中生成的主要抑制物为乙酸,其次为甲酸和糠醛.基于技术经济分析,可采用100℃、2.0％硫酸、固...     

桉树木粉的有机磺酸催化热化学液化研究

研究了对甲苯磺酸催化桉树木粉在多元醇体系的液化反应,利用在线红外光谱技术,研究了桉树木粉的醇解液化反应过程,探索了不同反应条件对液化反应的影响。通过对液化产物的分析,揭示了液化产物的性质随反应时间变化的规律。实验结果表明:桉树木粉在聚乙二醇-丙三醇(质量比4∶1)的液化溶剂中,当对甲苯磺酸用量为3%、反应温度160℃、液固质量比4∶1、液化反应时间180 min时,其液化产率高达89.97%。液化产物的羟值随反应时间的增加在460~340 mg/g区间逐渐降低、酸值在13~20 mg/g区间逐渐增加。