生物炭基固体酸催化剂制备及其催化油酸酯化性能的研究

以去除半纤维素的玉米芯为原料,通过高温炭化、浓硫酸磺化制备了生物炭基固体酸催化剂,用于油酸酯化制备生物柴油,并对催化剂进行了表征。考察了炭化温度、炭化时间、磺化温度、磺化时间等制备条件对催化剂的影响,探究了反应温度、反应时间、醇油摩尔比、催化剂质量分数对油酸酯化反应的影响。结果表明,适宜的催化剂制备条件为300℃炭化3 h、25℃磺化4 h,在此条件下制备的生物炭基固体酸酸量为1.67 mmol/L;适宜的反应条件为反应温度65℃,反应时间5 h,甲醇与油酸的摩尔比12∶1,催化剂质量分数4%,在此条件下,油酸转化率为98%。催化剂在使用4次后,催化剂活性下降至63%,经过重新磺化,油酸转化率可恢复至94%。

翅碱蓬炭基固体酸的制备及其对双氯芬酸钠吸附性能研究

通过限氧恒温炭化法将翅碱蓬草进行炭化制备生物炭C-800,又将生物炭经浓硫酸磺化得到翅碱蓬炭基固体酸S-800。利用SEM-EDS,XRD,FT-IR,NH_(3)-TPD和比表面积及孔径分布等表征方法对材料结构、性质进行了分析。对影响材料吸附的单因素进行了探究,在此基础上进行了四因素三水平正交实验,得出在反应时间360 min,吸附剂用量0.010 g,双氯芬酸钠的初始浓度为150 mg/L,pH为3时,S-800对双氯芬酸钠的最大吸附量为310 mg/g。经过反应动力学研究和吸附等温线拟合,结果表明S-800材料更好的遵循拟二级动力学,说明该吸附过程主要是化学吸附,更符合Langmuir模型,说明主要是单分子层吸附。对潜在的吸附机理进行推断,主要通过静电作用和氢键作用实现对双氯芬酸钠的吸附。

生物炭固体酸强化污泥厌氧消化的研究进展

综述了生物炭固体酸在污泥厌氧消化中作为催化剂对胞间物质的催化水解的最新研究进展,首先介绍了污泥中胞间物质的成分组成及功能特性、生物炭固体酸催化剂制备的原料及方法,对催化木质纤维素水解的机理进行了分析,并展望生物炭固体酸催化剂在污泥胞间物质水解中的应用前景及发展方向。

造纸污泥基固体酸催化D-果糖转化为5-羟甲基糠醛

通过高温煅烧造纸污泥制备了生物炭(SBC),然后用对氨基苯磺酸对SBC进行接枝,制备了一种碳基固体酸(S-SBC)催化剂。采用FTIR、XRD、SEM、N_(2)吸附-脱附、XPS对催化剂进行了表征。将该催化剂用于D-果糖转化为5-羟甲基糠醛(HMF)反应,考察了反应时间、反应温度、催化剂用量及溶剂种类、D-果糖含量对HMF收率的影响,并与用杨木为原料且采用相同方法制备的杨木碳基对氨基苯磺酸接枝生物炭催化剂(S-PBC)进行比较。结果表明,S-SBC的催化活性优于S-PBC。S-SBC同时含有由金属离子形成的Lewis酸位点以及—SO_(3)H等形成的Br?nsted酸位点,两种酸位点在催化D-果糖脱水制备HMF的过程中具有协同作用。S-SBC在V(H2O)∶V(二甲基亚砜)=0.5∶4.5混合溶液中130℃下催化反应40 min,HMF收率高达95.2%,连续使用4次后,催化活性没有明显下降。

椰壳纤维炭磺酸的制备及其催化性能研究

以海南椰壳纤维为原料,采用减压热解炭化的方法制备椰壳纤维炭材料,以发烟硫酸作为磺化剂制备椰壳纤维炭磺酸。采用FTIR、DSC-TGA和SEM等分析手段对椰壳纤维炭磺酸进行结构及形貌表征,并将其用于催化合成乙酸乙酯反应研究。实验结果表明,成功制得椰壳纤维炭磺酸,其适宜的制备条件为:炭化温度300℃、炭化时间2 h、20%发烟硫酸作磺化剂、磺化时间3 h、磺化温度90℃、炭材料的质量与磺化剂的体积之比1∶32 g/mL。通过FTIR分析表明炭材料磺化后出现磺酸基团特征峰,通过DSC-TGA分析表明该酸中心在180℃以下稳定,通过SEM观察发现椰壳纤维炭磺酸材料表面具有大量密集网状孔洞,比表面积大,有利于催化反应进行。催化实验结果表明,在以椰壳纤维炭磺酸为催化剂合成乙酸乙酯反应中产率可达91.74%,椰壳纤维炭磺酸循环使用4次催化活性依然较高。

造纸污泥基固体酸催化果糖制备5-羟甲基糠醛

为解决传统碳基固体酸制备用酸量大、用水量大的问题以及促进造纸污泥深加工再利用,以造纸污泥为原料采用高温煅烧法并负载对甲苯磺酸制备了一种高效碳基固体酸催化剂(p-SBC)。采用SEM、XRD、FTIR和XPS等对p-SBC的形貌和结构进行表征,使用该催化剂催化果糖脱水制备5-羟甲基糠醛(HMF),考察了催化剂煅烧时间、对甲苯磺酸负载量、反应时间、反应温度、催化剂用量、果糖浓度等影响因素对HMF收率的影响,结果表明:p-SBC同时含有由金属离子形成的路易斯酸位点以及—SO_(3)H等形成的布朗斯特酸位点,2种酸位点对果糖脱水制备5-羟甲基糠醛(HMF)具有协同催化作用。在二甲基亚砜(DMSO)中140℃反应80 min,HMF收率高达92.9%,并且p-SBC具有良好的稳定性和重复使用性。