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碱预处理小麦秸秆制备乙酰丙酸甲酯的工艺

2021-03-08郭鹏坤李攀邓琳常春徐桂转石晓华方书起

化工进展 2021年2期
关键词:催化剂

郭鹏坤,李攀,2,邓琳,常春,3,徐桂转,石晓华,方书起,2

(1 郑州大学化工学院,河南郑州450001;2 河南省杰出外籍科学家工作室,河南郑州450001;3 河南省生物基化学品绿色制造重点实验室,河南濮阳457000;4 河南农业大学机电工程学院,河南郑州450001)

小麦秸秆作为一种木质纤维素生物质,因其储量巨大、价格低廉备受研究者关注。通过转化可用于生产乳酸、甲基葡萄糖苷(methyl glucoside,MLG)、5-羟甲基糠醛(5-hydroxymethyl furfural,5-HMF)、乙酰丙酸(levulinic acid,LA)、5-乙氧基甲基糠醛(5-ethoxymethylfurfural,EMF)、乙酰丙酸酯等具有巨大应用潜力的生物质化学品[1-4]。其中,乙酰丙酸酯因其结构中含有一个羰基和一个酯基,可进一步参与加成、取代等反应而备受瞩目[5],在调味剂、溶剂和混合燃料添加剂等诸多方面有着广泛的应用[6-7]。近年来,由于采用木质纤维素生物质直接转化为乙酰丙酸烷基酯工艺简单,吸引了不少研究者对此过程的关注。如Feng等[8]在亚临界甲醇中使用硫酸进行了一次将竹子转化为乙酰丙酸甲酯(ML)的研究,其质量收率30.75%。Liu等[9]将浮萍在稀释的HCl水溶液中转化为乙酰丙酸和乙酰丙酸乙酯,在200℃条件下150min可分别获得52.0%和55.2%的最高产率。

为了提升乙酰丙酸烷基酯的收率,杂多酸、离子液体、沸石、金属氧化物、碳磺酸等多种酸性催化剂被应用于该转化过程[10]。虽然这些催化剂具有较好的催化活性,但大多成本较高,限制了其工业应用[11-14]。近年来,金属盐因其催化活性高、价格低廉而备受关注[15-16]。如Al2(SO4)3在催化碳水化合物制备ML时,显示出良好的催化活性,且重复使用4 次仍具有较高的活性[17]。……

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