磁性碳基固体酸催化剂的制备及其水解工艺优化研究

采用共沉淀法合成磁性Fe₃O₄,通过碳化磺化制备核壳结构的磁性固体酸催化剂Fe₃O₄/C-SO₃H,并利用透射电子显微镜(TEM)、傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)、X射线衍射(XRD)、振动样品磁强计(VSM)、元素分析等手段对催化剂特性进行表征分析。以催化玉米芯水解所得的木糖得率为评价指标,对磁性固体酸催化剂催化玉米芯水解工艺条件进行优化研究,得出最佳条件为反应时间10 h、反应温度140℃、催化剂用量1.5 g、固液比(g/mL)2∶50(玉米芯含量为0.5 g),此时木糖得率为51.01%。研究认为,磁性固体酸催化剂催化木质纤维素水解的反应过程为酸催化和吸附过程共同作用,木质纤维素是分级解聚逐步转化,利用两步操作能够最大程度的水解木质纤维素。     

双相体系果糖催化转化为5-羟甲基糠醛研究

以水-1,4-二氧六环为双相体系,催化果糖制取5-羟甲基糠醛,研究催化剂种类、反应时间、反应温度、水相体积、原料与催化剂比例、催化剂循环使用等不同因素对果糖制取5-羟甲基糠醛的影响.结果表明:当采用NaHSO4为催化剂、反应温度为140℃、反应时间为1 h时,5-羟甲基糠醛产率达到最高值,为83％.进一步探究以葡萄糖、...     

固体酸催化剂在生物柴油合成实验中的研究

针对生物柴油催化合成技术中，采用一般催化剂所存在的问题，自制了4种固体酸催化剂，测试了它们在以大豆酸化油为原料制备生物柴油反应中的催化活性及重复使用性，确定了合成生物柴油的工艺条件。     

由糠醛生产高附加值化学品和运输燃料的最新进展

糠醛由玉米芯等生物质经水解、脱水后得到,在合成树脂、医药等领域应用广泛。以可再生的糠醛作为原料替代化石资源,生产精细化学品和运输燃料对解决能源危机和环境问题具有重要意义。文章重点介绍了近几年以糠醛为原料生产精细化学品和运输燃料(生物汽油、生物柴油和航空燃料)的研究进展。     

有机酸和路易斯酸对玉米芯和玉米秸秆生物质水热法制备木糖影响研究

为确定有机酸和路易斯酸水热法处理玉米芯和玉米秸秆制备木糖的影响因素显著性顺序及最优工艺条件,设计正交实验,考察酸种类、酸浓度、固液比、水解时间和水解温度对木糖得率的影响.对酸种类和酸浓度进行单因素实验设计,采用高效液相色谱对水解液进行分析.结果表明:各因素影响主次顺序为水解时间>固液比>酸种类>水解温度>酸浓度;最佳处...     

碳基固体酸预处理结合酶解糖化玉米芯的研究

以自合成的木质素磺酸钠基固体酸（Sl-C-S-H₂O₂）为催化剂,并耦合纤维素酶实现玉米芯的两步水解建立糖平台。考察预处理条件对木糖收率的影响,最高木糖收率可达83.4％;在国产纤维素酶的作用下,48 h葡萄糖收率即可达92.6%,两步反应的总还原糖收率达88.1%。     

生物质结渣固体碱催化剂制备生物柴油

采用经气化炉烧结的生物质结渣为固体碱催化剂,催化油脂转化合成生物柴油.对固体碱催化剂进行表征,并考察物质的量之比、反应温度、反应时间和催化剂用量对反应的影响.结果表明:生物质结渣固体碱催化剂主要成分(按质量分数计)为SiO2(40％～60％)、CaO(10％～20％)、K2O(10％～15％)、MgO(≤10％)、Al...     

氧化石墨烯固体酸催化湿藻油制生物柴油

主要研究氧化石墨烯(GO)作固体酸催化转化湿藻油脂制生物柴油.气相色谱质谱联用(GC-MS)、傅里叶红外光谱(FTIR)、扫描电镜(SEM)的结果表明:GO表面带有大量羟基(—OH)及羧基(—COOH),羟基能将亲水的湿藻细胞均匀吸附在GO表面,而羧基及GO带有的磺酸基(—SO3H)作酸性中心与氯仿萃取出的湿藻油脂接触...     

CO2-高温液态水体系下果糖分解制备5-羟甲基糠醛的研究

5-羟甲基糠醛(5-HMF)是一种重要的化工中间体,具有非常广泛的应用价值和市场前景。在CO2-高温液态水体系下,探讨了二氧化碳初始压力、反应温度以及果糖初始浓度等因素对果糖制备5-HMF的影响。结果表明,CO2-高温液态水催化体系对果糖脱水分解制备5-HMF具有较高的催化活性,在果糖初始浓度高达10%时也可获得较好的5-HMF收率。在果糖浓度为3%,CO2压力为5.0 MPa,160℃的条件下反应100 min,5-HMF的收率为54.3%,反应生成5-HMF的选择性高达57.7%,催化活性为无CO2的高温液态水的2～3倍。CO2压力对果糖分解制备5-HMF有重要影响,随着体系中CO2压力的增加,5-HMF的收率也逐渐增加,但生成5-HMF的选择性有所下降。     

磁性固体酸催化剂可用于纤维素水解

中国合肥科学技术大学研究人员于2010年12月24日宣布,开发磁性固体酸催化剂可用于纤维素水解,以生成可用于生产生物燃料的葡萄糖,这一研究成果已发表在《ChemSusChem》杂志上。     

酸式盐催化玉米芯水解制取糠醛的工艺优化

针对工业生产中采用稀硫酸催化玉米芯水解制备糠醛存在催化剂毒性大、腐蚀及污染严重等问题,本研究尝试采用酸式盐催化玉米芯水解制备糠醛。通过单因素试验研究了催化剂种类、反应时间、反应温度对糠醛得率的影响。确定了制取糠醛的最佳工艺条件为硫酸氢钠作催化剂、反应时间90 min、反应温度190℃,此条件下糠醛的得率达39.91%。     

1,3-二磺酸根咪唑四氯化铝盐催化葡萄糖脱水制备5-羟甲基糠醛

1,3-二磺酸根咪唑四氯化铝盐{[Dsim]AlCl₄}作为一种新型的磺酸根咪唑盐,同时具有布朗斯特酸和路易斯酸性质。本文合成了1,3-二磺酸根咪唑四氯化铝盐,并将其用于催化葡萄糖转化为5-羟甲基糠醛（5-HMF）的反应。研究表明：反应温度、反应时间和催化剂用量对催化葡萄糖转化为5-HMF这一反应起着重要的影响,提高反应温度能够缩短反应时间,进一步延长反应时间,5-HMF的产率反而减少。在最优化的条件下（140℃,30 min）,5-HMF的产率可达52.1%。此外,动力学分析揭示了{[Dsim]AlCl₄}在DMSO中催化葡萄糖转化为5-HMF的反应为二级反应,并计算出其活化能为138 kJ•mol^-1。本研究对咪唑金属盐催化转化葡萄糖制备5-HMF具有一定的指导意义。     

糠醛抽出油对道路沥青针入度影响规律探讨

以茂名石化生产的针入度在0~80(1/10mm)范围的多种减压渣油或基础沥青(统称渣油,下同)为基本原料,A、B两类重质糠醛抽出油作为调和组分,进行了道路沥青调和试验,测定所得调和沥青的针入度,并对针入度试验数据进行了数学分析。其中,原料渣油包括伊重、索鲁士、沙重、沙中、卡斯蒂利亚、玛雅、纳波、奎都等原油单炼或混炼的减压渣油,阿曼丙脱沥青,半成品、成品道路沥青等。实验室试验结果表明,对于不同的渣油,以及同一种渣油在不同的调和区间,每加入1%的糠醛抽出油,针入度的平均增加值相差可达10倍以上;所得调和沥青的针入度,不仅与糠醛抽出油加入量密切相关,而且与渣油的原始针入度密切相关。数值分析研究则显示,所得调和沥青针入度/对应渣油原始针入度的倍率,与糠醛抽出油(A,B)加入量之间存在着良好的指数关系,因此建立了数学模型。工业生产实践显示,该数学模型能够较好地指导沥青生产,可操作性强。     

Effect of reaction parameters on the catalytic transesterification of cottonseed oil using silica sulfuric acid

Transesterification of refined cottonseed oil was studied in the presence of silica sulfuric acid as a new heterogeneous solid acid catalyst to overcome the drawbacks of homogeneous alkali and acid catalysts. The effect of various reaction parameters, such as oil to methanol ratio, reaction temperature, reaction time, and catalyst amount, was investigated. The highest methyl ester conversion was obtained at 373 K using 5% catalyst amount and 1:20 methanol ratio within 8 h. Silica sulfuric acid was found to be a promising catalyst for cleaner biodiesel production without tedious post treatments for the product purification.     

生物质稀酸连续水解的研究

以生物质为基础的酒精生产转化过程主要有两部分:木质纤维生物质中的纤维素被水解生成还原糖和用还原糖的发酵生产酒精.考察了影响稀硫酸连续水解的主要因素:温度、稀硫酸质量分数、停留时间.实验结果表明,温度对水解的影响最大,停留时间次之,稀硫酸质量分数影响较小.升高温度可有效地减少停留时间,得到较高的糖质量浓度.当温度为200℃、稀硫酸质量分数为1.0%、停留时间为6min、液固比为10L·kg-1时,可得到比较理想的水解效果.     

糠醛废渣用作秸秆成型粘结剂的试验研究

选用糠醛废渣作为玉米秸秆成型的粘结剂,在糠醛废渣添加量不同的条件下,对秸秆的成型效果进行了试验研究.试验结果表明:在玉米秸秆成型过程中加入适量的糠醛废渣,可以使秸秆在较低的压力下成型,降低了秸秆成型过程中的能量消耗.     

A new methodology for the production of furfural as a renewable energy source from bagasse in acidic aqueous media

Sugarcane is one of the most promising agricultural sources of biomass energy. Sugarcane produces mainly two types of biomass, cane trash and bagasse. Furfural is synthesized from bagasse hydrolysis in an acidic environment and as a result of pentose dehydration. This study has been focused on the production of furfural by using sulfuric acid plus an inorganic salt (NaCl + H₂SO₄) as catalyst in a pilot plant. The obtained experimental data show that sulfuric acid plus NaCl can be more effective in the production of furfural. Furthermore, in order to predict the outlet furfural percentage from reactors, a three-layer Feed-Forward Neural Network using temperature and pressure of reactor, time of reaction, sulfuric acid percentage, and bagasse humidity has been considered. In fact, using H₂SO₄ + NaCl as the catalyst, significant improvement is observed in the furfural production process and energy consumption.     

Effect of CO2 atmosphere on biomass pyrolysis and in-line catalytic reforming

To enhance the conversion efficiency of biomass CO₂ gasification and decrease tar, the experimental study of biomass pyrolysis and in-line catalytic CO₂ reforming (BPy-ILCCR) were investigated in a two-stage reactor. The prepared K-Ni/Al catalyst exhibits superior catalytic activity for gas products in BPy-ILCCR. Results show that both CO₂ concentration and temperature promote the rise of the gas production, but the increase slows down when CO₂ concentration is more than 40 vol%. At 700°C, the gas yield and X_c can reach 0.83 g/g-bio and 92.4%, respectively (40 vol% CO₂, 3 g catalyst). The comparative study indicates that steam is slightly better for reducing liquid product under the same concentration of CO₂ and H₂O, and the X_c at 80 vol% CO₂ can reach 93.9%, close to the value obtained at 40 vol% H₂O. Moreover, there exist similar quantities of coke deposition on the catalyst under the CO₂ and H₂O atmosphere.     

Effect of furans and linoleic acid on hydrogen production

The effects of furans (furfural and 5-hydroxymethylfurfural (HMF)) on hydrogen (H₂) production using mixed anaerobic cultures were evaluated by conducting batch experiments. Two mixed anaerobic cultures (culture A and B) fed furans plus glucose and treated with and without linoleic acid (LA) at pH 5.5 were maintained at 37 °C. In the LA inhibited cultures A and B fed 0.75 g L⁻¹ furfural and 0.25 g L⁻¹ HMF, the maximum H₂ yields observed were 1.89 ± 0.27 mol mol⁻¹ glucose and 1.75 ± 0.22 mol mol⁻¹ glucose, respectively. In cultures with maximum H₂ yields, Clostridium sp. and Flavobacterium sp. were dominant. Acetate, butyrate and ethanol were the major soluble metabolites detected in cultures A and B whereas propionate was also dominant in culture B. A canonical correspondence analysis based on the byproducts and the relative abundance of the terminal-restriction fragments revealed less variation between cultures treated with LA and low correlation value between the factors and the species composition.