全氟磺酸树脂催化玉米芯水解条件的优化
2021-09-07李宏博桑雅丽安静周继宏宋春丽聂桔红
辽宁化工 2021年8期
关键词:催化剂
李宏博,桑雅丽,安静,周继宏,宋春丽,聂桔红
(赤峰学院,内蒙古 赤峰 024000)
木糖是常用的甜味剂及食品添加剂,在化工、医药、皮革、燃料等方面也都有重要应用。生产木糖主要以玉米芯、甘蔗渣、桦木片、棉籽壳等富含多缩戊糖的物质为原料,采用酸水解法、碱水解法、酶水解法、蒸煮法、离子液体法、有机溶剂处理法等方法得到木糖[1-7]。由于玉米芯中多缩戊糖含量较高,故在玉米种植量大的产区,化工企业通常使用硫酸催化水解玉米芯生产木糖[8]。作为催化剂,使用的硫酸在生产过程不可回收,同时产生大量酸性废水,对环境不友好。另一方面,由于硫酸的酸性强,使产生的木糖易脱水生成糠醛等产物。由于糠醛的生成需要高温高压的条件,故存在一定的安全隐患。因此,从各方面来说,开发酸性强、成本低、环境友好、可回收并反复使用的催化剂用于玉米芯的水解处理无疑具有巨大的应用前景。
全氟磺酸树脂是目前已知的酸度最强的有机固体超强酸,具有良好的耐热性、化学稳定性和较高的机械强度。与液体酸相比,它具有较低的腐蚀性,相对酸性更强,更易于分离,对环境无污染,在工业生产中应用方便,是较理想的固体酸催化剂[9-11]。鉴于全氟磺酸树脂的优异催化性能,以及目前国内没有全氟磺酸树脂用于催化玉米芯水解的相关文献报道,本文首次对全氟磺酸树脂作催化剂,水解玉米芯制备木糖的实验进行了研究。通过实验探讨了玉米芯目数、催化剂用量、反应时间、反应温度等因素对生成的木糖含量产生的影响,并结合响应面法对实验进行分析,寻找最佳的工艺路线,同时研究了催化剂回收及再生等问题。……
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