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不同溶剂下葡萄糖制取5-羟甲基糠醛的动力学研究
  • ISSN号:1000-1298
  • 期刊名称:《农业机械学报》
  • 时间:0
  • 分类:TK6[动力工程及工程热物理—生物能]
  • 作者机构:[1]浙江大学能源清洁利用国家重点实验室,杭州310027
  • 相关基金:国家自然科学基金资助项目(51476142)
中文摘要:

为了研究溶剂效应对单糖转化制取5-羟甲基糠醛(HMF)的影响,考察了葡萄糖在3种不同溶剂(水、二甲亚砜(DMSO)、水-DMSO)下较宽温度范围内(100~200℃)无催化条件下的降解行为,实验结果显示,在175℃水.DMSO混合溶剂下,HMF的产率可达到20.7%,远高于水溶剂下的11.86%和DMSO溶剂下的10.0%。采用涉及5-羟甲基糠醛(HMF)、乙酰丙酸(LA)和腐殖质(humin)生成的反应模型分析了葡萄糖降解动力学,该模型较好地吻合了实验结果。动力学分析表明,DMSO的存在改变了葡萄糖的异构化途径并生成了果糖和半乳糖,同时抑制了HMF进一步发生再水合反应生成LA和发生聚合反应生成humin。此外,针对humin的结构表征进一步揭示了水和DMSO对humin生成的不同作用机制。

英文摘要:

As a high value-added platform chemical in biorefinery, 5-hydroxymethylfurfural (HMF) can undergo conversion to various fine chemicals and high quality liquid fuels. Glucose decomposition in liquid-phase system is the conventional route for HMF production. To get insights into the effects of different solvents on HMF formation, the conversion of glucose in three different solvents, including water, dimethylsulfoxide (DMSO) , and water-DMSO mixture, was performed over the temperature range of 100℃ to 200℃. The results showed that the yield of HMF in water-DMSO mixture at 175℃ was up to 20.7% , which was much higher than that in pure water (11.86%) and DMSO (10.0%). A reaction model involving the formation pathways of HMF, levulinic acid (LA) and humin was used to analyze the kinetics of glucose decomposition, and the obtained kinetic parameters predicted experimental results very well. It was found that DMSO altered the path of glucose isomerization, resulting in the formation of fructose and galactose. Compared with the enhancement of HMF activity in water, DMSO suppressed the further reaction of HMF to form LA and humin. Moreover, the properties of the humins generated in the three solvents were characterized, and the corresponding formation mechanisms were discussed.

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期刊信息
  • 《农业机械学报》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学技术协会
  • 主办单位:中国农业机械学会 中国农业机械化科学研究院
  • 主编:任露泉
  • 地址:北京德胜门外北沙滩一号6号信箱
  • 邮编:100083
  • 邮箱:njxb@caams.org.cn
  • 电话:010-64882610 64867367
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-1298
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1964/S
  • 邮发代号:2-363
  • 获奖情况:
  • 荣获中国科协优秀期刊二等奖,1997~2000年连续4年获中国科协择优资金,被列入中国期刊方阵,中国期刊方阵“双效”期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),英国农业与生物科学研究中心文摘,荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:42884