纤维素水热降解制备5-羟甲基糠醛的实验研究

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1、bo{633d⑧天毕大薯中国近代第一所大学硕士学位论文krl■啊嘎■0-爿

2、强啊■¨10__学科专业：仙学T葶作者姓名：汗雨『罩指导教师：吕真牛副教捋m㈣⋯2006年2月中文摘要5一羟甲基糠醛是由葡萄糖或果糖经脱水反应生成，作为～种能有效防治神经退行性疾病、认知损害和抗心肌缺血的心血管病药物，受到研究人员的广泛关注。本文研究了高温水-二氧化碳mot—Temperature—Water／CarbonDioxide，HTW／C02)二元体系中纤维素水热降解制备5．羟甲基糠醛f5-hydroxymethyl—furaldehyde，5-HMF)的实验条

3、件、纤维素降解反应机理、反应路径和反应动力学。第一、高温水中不加入任何催化剂，纤维素也可以降解生成5-HMF，但与HTW／C02二元体系中纤维素水热降解反应相比，C02的加入可以促进纤维素降解生成5-HMF，缩短反应时间，提高5-KMF的收率。第二、实验确定了HTW／C02二元体系中纤维素水热降解的适宜操作条件为：C02加入量5．0％，反应温度523．15K，反应时间30min，反应压力7．25MPa，5-HMF的质量收率可达到16：19％。第三、通过对纤维素、D一葡萄糖和D．果糖在HTW／C02二元体系中降解产物的气一质谱图分析，并结合纤维素降

4、解反应主要产物的生成机理。推导出HTw／c02二元体系中纤维素降解的反应路径。最后，对高温水和HTW／C02二元体系中纤维素水热降解反应的动力学进行了研究，分别得到了两种体系中纤维素降解反应的活化能和动力学方程。结果表明：两种体系中纤维素降解反应均为一级反应，高温水中C02的加入可以提高纤维素降解反应的表观速率常数，降低反应活化能；高温水和HTW／C02二元体系中纤维素水热降解反应的活化能分别为：113．32KJ／moL和104．74KJ／moL，动力学方程分别为：Jy一11332，=一竿睨=7．88x1089E7％(1一Ⅳ)(min。)平I]r

5、-_d衍XW。,=1．24×1。9e百-104．74％(1一x)(min～1)关键词：纤维索高温水水热降解5-羟甲基糠醛二氧化碳ABSTRACT5-hydroxymethyl-furaldehyde(5一HMF)whichwasobtainedfromglucoseorfructosedehydrationreactionisaspecificmedicament，whichiseffectiveonthepreventmentofneurodegenerativediseasesandcognitiveimpairment．Inthispape

6、r,thereactionconditions，reactionmechanismsandreactionkineticsofcellulosedecompositiontoproduct5-HMFinHot-Temperature—Water／CarbonDioxide(HTW／C02)binarysystemwerestudied．Firstly,cellulosedecompositiontoproduct5-HMFinHTWwasstudied．Theresultsindicatedthatcellulosecouldbedecompos

7、edinH1TWevenwithoutanycatalyze．Theyieldof5-HMFwasincreasedandtheresidencetimewasshortenedslightlyafteraddingofC02inH眦theresultsofcellulosedecompositioninHTW／C02binarysystemshowedthatC02couldacceleratecellulosedecompositionreactionwhencomparedwithcellulosedecompositioninHTWSec

8、ondly,theoptimalconditionsofcellulosedecompositioninHTW／C02binarysystemwereasfollows：C02molfraction，temperature，residencetimeandpressurewereXcm25．0％，523．15K，7．25Mpaand30minrespectively,underwhichconditionstheyieldreached16．19％．CellulosedecompositioninHTW／C02binarysystemispref

9、erabletocellulosedecompositioninHTW．Thirdly,tocharacterizethereactio