甘油氢解制备1,2-丙二醇和1,3-丙二醇催化剂研究进展

随着生物质甘油下游综合利用研究的兴起,甘油氢解反应已成为研究热点。甘油氢解反应工艺的关键技术是氢解催化剂,对近年来甘油氢解制备1,2-丙二醇和1,3-丙二醇的催化剂研究进展进行综述。通过分析甘油氢解制备1,2-丙二醇和1,3-丙二醇催化剂的组成和工业应用情况,对未来可能实现工业化的催化剂体系前景进行展望。     

甘油催化氢解制备丙二醇的研究现状

随着生物柴油产业的快速发展,作为生物柴油副产物的甘油逐渐过剩,合理有效地利用甘油能促进生物柴油产业的良性发展。丙二醇(1,2-丙二醇和1,3-丙二醇)是重要的化工中间体,具有较高的经济价值,利用可再生的甘油催化氢解制备丙二醇替代传统的石化路线符合绿色化学的要求,因而具有广阔的应用前景。简述了利用甘油催化氢解制备丙二醇的研究背景,详细分析了甘油催化氢解的机理(包括脱水-加氢机理、脱氢-加氢机理、直接氢解机理和螯合机理),从催化剂的角度综述了甘油催化氢解制备丙二醇的研究现状和取得的研究成果,并提出了未来甘油氢解的研究方向。     

甘油氢解制备1,3-丙二醇催化剂研究进展

甘油具有很高的含氧量(O/C=1),对于多元醇和碳水化合物来说,二级C-O键的选择性裂解是将生物质转化为增值化学品的重要策略,所以氢解还原是甘油化学转化中最重要的反应之一。在由甘油氢解所得产品中,1,3-丙二醇的工业价值较高,但有关甘油氢解制备1,3-丙二醇的研究成果还是较少,并且对反应机理没有统一的结论。本文从催化甘油氢解制备1,3-丙二醇的不同体系的催化剂入手,对不同催化体系催化甘油催化氢解制备1,3-丙二醇催化剂的研究现状、反应机理进行总结及分析,发现存在甘油转化率低,副产物多,1,3-丙二醇产率低等问题,而且催化剂的使用寿命短等问题仍然是工业化道路上的一大难题,但因1,3-丙二醇较高的工业价值,未来甘油氢解反应催化材料的研究方向还是会主要集中在催化制备1,3-丙二醇上。     

甘油和木糖共发酵生产1,3-丙二醇的研究

以克雷伯氏肺炎杆菌代谢甘油为研究对象,采用木糖作为发酵过程中的辅助底物与甘油共发酵生产1,3-丙二醇,以解决甘油单耗过大的问题,并研究了甘油和木糖共发酵过程中相关代谢物浓度的变化规律。实验表明:克雷伯氏肺炎杆菌可利用D-木糖经过磷酸戊糖途径为菌体代谢提供大量的还原力(NADPH和NADH),促进1,3-丙二醇的合成。与甘油单独发酵相比,以木糖作为辅助底物的微氧批次补料发酵中,1,3-丙二醇的质量浓度、甘油转化率及产量分别提高了10.58%,21.11%和10.98%。共发酵生产1,3-丙二醇在降低甘油到1,3-丙二醇单耗的同时,还可以促进副产物的生成,为克雷伯氏菌发酵多联产工艺提供了可能,从而较全面地降低甘油发酵生产1,3-丙二醇工艺的技术成本,具有一定的研究意义。     

生物柴油副产甘油的下游产品发展概况

在生产生物柴油的过程中副产甘油已经成为阻碍其发展的重要因素。合理利用甘油是发展生物柴油的有效途径。介绍了甘油几个主要方面的开发利用,包括1,3-丙二醇、1,2-丙二醇、乙二醇、环氧氯丙烷、丙烯醛、二羟基丙酮研究与应用。     

负载型CuO/γ-Al2O3催化剂结构与催化甘油氢解性能

采用浸渍法制备了CuO/γ-Al2O3催化剂,通过BET、XRD、XPS和TPR方法表征催化剂上CuO的分布与化学形态,结合固定床催化甘油氢解制备1,2-丙二醇试验.结果表明,催化剂表面高度分散缺电子状态的Cu物种是甘油氢解制备1,2-丙二醇的活性中心.采用浸渍法制备的铜基催化剂具有较好的甘油氢解制备1,2-丙二醇性能...     

途径工程生产1,3-丙二醇的研究进展

利用基因工程技术生产1,3-丙二醇,特别是途径工程的利用已取得了重大突破。利用生物技术生产1,3-丙二醇的成本比化学法的低25％,它将逐步实现工业化生产。介绍了一步法生产1,3-丙二醇的超级基因工程菌所需的3-磷酸甘油脱氢酶(GPD1)、甘油3-磷酸酶(GPP2)、甘油脱水酶(dhaB)和1,3~丙二醇氧化还原酶(dhaT),并对关键酶dhaB进行了分析,同时介绍了穿梭质粒和甘油-3-磷酸酶积累对生产的影响。最后,对今后的研究重点和策略进行了探讨。     

疏水硅沸石吸附1,3-丙二醇的研究

FX-Ⅱ型沸石对1,3-丙二醇单组分溶液中1,3-丙二醇的静态饱和吸附量达到121.1 mg/g;在1,3-丙二醇和甘油的混合溶液中,研究了甘油质量浓度、吸附时间、吸附温度和盐离子质量浓度对1,3-丙二醇吸附的影响,实验结果表明高的甘油质量浓度对1,3-丙二醇吸附影响较大,吸附时间为14 h时1,3-丙二醇吸附达到平衡,低温及低盐离子质量浓度有利于1,3-丙二醇吸附;对实际发酵液的静态吸附结果表明,增大发酵液pH值可以减少有机酸对1,3-丙二醇的竞争吸附;pH值为7时,1,3-丙二醇吸附量达到102.5 mg/g;筛选了与吸附剂相关的脱附剂,用体积分数50%的乙醇解吸,解吸率达到86%。在此基础上初步研究了沸石对发酵液中1,3-丙二醇的动态吸附,1,3-丙二醇解吸率为82%。与传统的蒸馏法相比,沸石吸附法工艺简单,具有较大的研究和应用前景。     

重组肺炎克雷伯菌发酵联产3-羟基丙酸和1,3-丙二醇

对表达了高效醛脱氢酶的重组肺炎克雷伯氏菌以甘油为底物生产3-羟基丙酸和1,3-丙二醇的过程进行优化,将发酵过程中补料阶段甘油浓度分别控制为0~10, 10~20, 20~30 g/L,并分3次间歇性补加甘油. 结果表明,发酵过程中补料阶段控制甘油浓度在20~30 g/L,发酵26 h得到47.20 g/L 3-羟基丙酸和43.90 g/L 1,3-丙二醇;而间歇性补加甘油产物得率最高,发酵26 h时3-羟基丙酸和1,3-丙二醇相对甘油的得率分别为0.35和0.38 mol/mol. 3-羟基丙酸和1,3-丙二醇联产可实现辅因子烟酰胺腺嘌呤二核苷酸的再生平衡,从而提高碳回收率.     

以生物柴油的副产品甘油为原料生产1,3-丙二醇

简述了已工业化的1,3-丙二醇的3种合成路线。即丙烯醛水合法,环氧乙烷甲酰化法,生物发酵法。重点介绍了我国生物柴油的发展前景,利用生物柴油副产物甘油生产1,3-丙二醇的优越性。以生物柴油的副产品甘油为原料生产1,3-丙二醇,不仅为低成本生产它开发最佳工艺,同时也解决了生物柴油副产物甘油的出路。     

甘油发酵副产物对菌体代谢能力的影响

基于甘油厌氧发酵生产1,3丙二醇代谢过程中菌体生长、氧化与还原代谢支路相互耦联的特性,考察菌体代谢产生的各种副产物与菌体合成1,3丙二醇能力之间的关系。结果表明,副产物乳酸和1,3丙二醇的生成是负相关的,而乙酸和1,3丙二醇的生成是正相关的,小分子醇的产生对甘油转化率的影响较大。     

发酵法生产1,3-丙二醇的高产策略

以1,3-丙二醇为单体生产的聚对苯二甲酸二醇酯是一种新型聚酯材料,具有优良的特性,是目前合成纤维新品种开发热点。1,3-丙二醇工业生产主要采用化学法合成,设备投资大、技术难度高、需要重金属催化剂、污染环境,各国都在致力于开发生物发酵法生产技术,由DuPont,Tate&Lyle,Genencor联合建立的年产10万磅的中试发酵装置已投入运转。本文详细介绍了甘油在微生物体内的代谢途径、不同菌种的代谢特点、基因工程研究进展,指出发酵法生产1,3-丙二醇的高产策略是筛选菌种、优化培养工艺、混合菌发酵、双底物发酵和构建基因工程菌。     

分散红喷墨墨水的制备及性能研究

在自制分散红染料色浆中加入各种添加剂,制得分散红喷墨墨水.通过考察墨水染料粒径、粒径分布、Zeta电位及墨水粘度等特性,探讨了分散剂用量、分散染料用量和各种添加剂种类及用量对喷墨墨水胶体性能的影响.结果表明,优选分散染料为20％(色浆)、分散剂对染料比为1:1.25、PEG-200质量百分比为2％、PVPK-30质量百分比为1％、丙三醇∶1,2-丙二醇∶异丙醇=2∶1∶1,加去离子水至100％.墨水的粒径能够达到150nm左右、粒径分布约为0.2、Zeta电位约为-40 mV、粘度大约在3.0 mPa·s左右,其性能均符合压电喷墨打印要求.研究表明分散剂对喷墨墨水稳定性有显著影响,其用量可调节墨水粒径、稳定性及粘度;水溶性高分子聚合物作为墨水的成膜剂和粘度调节剂,可以改善墨水的喷射性能.甘油、1,2-丙二醇和异丙醇在作为保湿剂的同时还可调节墨水粘度.     

降低生物柴油生产成本的研究进展

综述了除政策因素外,降低生物柴油生产成本的5种方法:选择含油率高、再生周期短、适应贫瘠土地及不同气候条件的新型植物原料;研究新型固体催化剂;引入新工艺(超临界法和超声波法);使用比较简便的方法将废弃的甘油转化为高附加值的产品(环氧氯丙烷、1,3–丙二醇、丙酮醇等)以及适度生产规模等。     

产1,3-丙二醇克雷伯氏菌诱变菌株的发酵动力学研究

克雷伯氏菌是1,3-丙二醇(1,3-PD)生产菌。根据产酸克雷伯氏菌的诱变菌株Y-37的发酵过程曲线,对克雷伯氏菌生产1,3-PD的发酵动力学特性进行研究,提出了发酵过程中菌体生长、1,3-PD生物合成、甘油消耗的动力学模型,并应用matlab数值应用软件对实验数据进行拟合。该模型基本上能够描述克雷伯氏菌的发酵过程,模型的计算值与实验测定值能够比较好地拟合。     

Influence of carrier fluid on the electrokinetic and rheological properties of shear thickening fluids

This paper presents a study on the influence of hydroxyl groups and oxygen atoms together with chain length and branching of carrier fluid on the rheological and electrokinetic properties of shear thickening fluid (STF). An STF is non-Newtonian fluid behaviour in which the increase of viscosity increases with the applied shear rate. Ethylene glycol, triethylene glycol, 1,3-propanediol, glycerin, poly(propylene glycol) of different molecular weight and poly(propylene glycol) triol were used as the carrier fluids (dispersants). Silica powder with an average particle size of 100 nm was used as the solid phase. Zeta potential, particle size distribution (by DLS technique), steady-state and dynamic rheological measurements were conducted. Experimental results indicate that a different amount of hydroxyl groups and oxygen atoms together with chain length and branching of carrier fluids have a significant influence on the intermolecular interactions thereby and on the rheological properties of suspensions. Depending on the composition, it is possible to control rheological properties. The use of a suitable carrier fluid allows the required pattern flow to be obtained, from Newtonian through shear thinning to shear thickening, given specific shear conditions.     

生物柴油产业副产甘油利用的研究进展

生物柴油因其多种优点,越来越受到关注。但生物柴油的大规模生产副产的大量甘油打乱了全球油脂供需平衡,也同样打乱了甘油原有市场的平衡。如何充分利合理的利用这些廉价的甘油,成为一个很重要的问题。本文介绍了几种甘油利用的新途径,包括甘油生产环氧氯丙烷、甘油制备1,2-丙二醇、甘油生产二羟丙酮、甘油生产氢气等,并着重介绍了甘油生产甘油烷基醚的研究现状。     

活性炭负载磷钨酸催化合成丁酮1,2-丙二醇缩酮

以活性炭负载磷钨酸为催化剂,丁酮与1,2-丙二醇为原料催化合成丁酮1,2-丙二醇缩酮。研究了丁酮与1,2-丙二醇量比、催化剂用量及反应时间等反应条件对收率的影响。结果表明,在丁酮与1,2-丙二醇的量比为1∶1.5,催化剂的用量占反应物料总质量的1.0%,反应时间为1h的条件下,丁酮1,2-丙二醇缩酮的收率可达81.8%。     

清洁型缓蚀剂-甘油缓蚀效率的试验研究

本文通过实验研究了甘油的缓蚀性能。考查甘油缓蚀剂在不同温度、不同浓度等各种参数下的缓蚀性能,分析其毒理性,生物降解性,提出甘油可以作为一种清洁型的缓蚀剂。