Nghiên cứu quy trình tổng hợp furfural từ lõi ngô và bã mía trong công nghệ hóa học

LỜI CÁM ƠN

1. CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU

1.1. Đặt vấn đề

2. CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN

2.1. Tổng quan về công nghệ sản xuất Furfural

2.2. Các công trình đã nghiên cứu

2.3. Giới thiệu sơ lược về một số quy trình sản xuất trong thực tế

2.4. Tính chất và ứng dụng của Furfural

2.5. Tổng quan về nguyên liệu

2.5.1. Cấu trúc của tế bào thực vật

2.5.2. Nguyên liệu lõi ngô

2.5.2.1. Sơ lược về cây ngô

2.5.2.2. Thành phần hóa học trong lõi ngô

2.5.3. Nguyên liệu bã mía

2.5.3.1. Sơ lược về cây mía

2.5.3.2. Thành phần hóa học của bã mía

2.5.4. Giới thiệu về quá trình thủy phân và các phương pháp thủy phân pentosan thành Furfural

3. CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM

3.1. Dụng cụ, thiết bị thí nghiệm

3.2. Quy trình thực nghiệm điều chế Furfural trong phòng thí nghiệm

3.3. Phân tích nồng độ pentosan trong nguyên liệu

3.3.1. Phân tích độ ẩm

3.3.2. Phân tích thành phần béo (%Fat)

3.3.3. Phân tích thành phần NDF, ADF, ADL, Ash (tro) trong lõi ngô

3.3.4. Phân tích thành phần NDS (thành phần trích ly)

3.3.5. Phân tích thành phần ADS (hemicellulose)

3.3.6. Phân tích thành phần ADL (lignin)

3.3.7. Phân tích Furfural bằng phương pháp quang phổ đo quang

3.3.8. Đường chuẩn xylose và Furfural

3.3.9. Các thành phần hóa học trong lõi ngô

3.3.10. Thành phần pentosan trong lõi ngô

4. CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

4.1. Thành phần hóa học lõi ngô ở các địa phương

4.1.1. Thành phần hóa học lõi ngô ở Đăk Lăk

4.1.2. Thành phần lõi ngô ở Đồng Nai

4.1.3. Thành phần lõi ngô ở Bà Rịa Vũng Tàu

4.2. Thành phần hóa học bã mía

4.2.1. Thành phần pentosan trong bã mía

4.2.2. Thành phần bã mía ở Tây Ninh

4.2.3. Thành phần bã mía ở Đồng Nai

4.2.4. Thành phần bã mía ở Long An

4.3. Khảo sát ảnh hưởng các yếu tố công nghệ lên sản lượng Furfural

4.3.1. Ảnh hưởng của nhiệt độ lên sản lượng Furfural với nguyên liệu lõi ngô

4.3.2. Ảnh hưởng của tỷ lệ lỏng/rắn lên sản lượng Furfural với nguyên liệu lõi ngô

4.3.3. Ảnh hưởng của hàm lượng xúc tác lên sản lượng Furfural với nguyên liệu lõi ngô

4.3.4. Ảnh hưởng của nhiệt độ lên sản lượng Furfural với nguyên liệu bã mía

4.3.5. Ảnh hưởng của tỷ lệ lỏng/rắn lên sản lượng Furfural với nguyên liệu bã mía

4.3.6. Ảnh hưởng của hàm lượng xúc tác lên sản lượng Furfural với nguyên liệu bã mía

4.3.7. Đánh giá, so sánh ảnh hưởng của nhiệt độ lên sản lượng Furfural đối với hai nguyên liệu

4.3.8. Đánh giá, so sánh ảnh hưởng của tỷ lệ lỏng/rắn lên sản lượng Furfural đối với hai nguyên liệu

4.3.9. Đánh giá, so sánh ảnh hưởng của nồng độ xúc tác lên sản lượng Furfural đối với hai nguyên liệu

4.3.10. Khảo sát ảnh hưởng tương hỗ của các yếu tố công nghệ lên sản lượng Furfural từ bã mía

4.4. Xây dựng quy trình sản xuất Furfural từ nguyên liệu bã mía trong công nghiệp

5. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Quy trình tổng hợp furfural

Nghiên cứu tập trung vào quy trình tổng hợp furfural từ lõi ngô và bã mía, hai nguồn nguyên liệu sinh học giàu pentosan. Quy trình bao gồm thủy phân pentosan thành đường pentose và khử nước để tạo thành furfural. Sử dụng thiết bị phản ứng cao áp và xúc tác acid sulfuric loãng, nghiên cứu đã xác định các yếu tố công nghệ tối ưu như nhiệt độ, nồng độ acid, và tỷ lệ lỏng/rắn để tối đa hóa sản lượng furfural.

1.1. Nguyên liệu và phương pháp

Lõi ngô và bã mía được chọn do hàm lượng pentosan cao. Quy trình thực nghiệm bao gồm thủy phân và khử nước trong thiết bị phản ứng cao áp. Các thông số như nhiệt độ (140-200°C), nồng độ acid sulfuric (0.05-0.4 mol/L), và tỷ lệ lỏng/rắn (15-25 w/w) được khảo sát để đánh giá ảnh hưởng đến sản lượng furfural.

1.2. Kết quả và phân tích

Kết quả cho thấy sản lượng furfural tăng khi tỷ lệ lỏng/rắn cao và nồng độ acid thấp. Nhiệt độ cao và nồng độ acid cao dẫn đến các phản ứng phụ, làm giảm sản lượng. Quy trình tối ưu được đề xuất với nhiệt độ 180°C, nồng độ acid 0.1 mol/L, và tỷ lệ lỏng/rắn 20 w/w.

II. Công nghệ hóa học và ứng dụng

Nghiên cứu này đóng góp vào công nghệ hóa học bền vững bằng cách tận dụng phụ phẩm nông nghiệp để sản xuất furfural, một hóa chất quan trọng trong công nghiệp. Quy trình đề xuất không chỉ hiệu quả mà còn thân thiện với môi trường, phù hợp với xu hướng công nghệ xanh và hóa học bền vững.

2.1. Tái chế phụ phẩm nông nghiệp

Việc sử dụng lõi ngô và bã mía làm nguyên liệu giúp tái chế phụ phẩm nông nghiệp, giảm thiểu chất thải và tạo giá trị kinh tế. Nghiên cứu cũng góp phần vào việc phát triển các quy trình công nghệ hiệu quả để chuyển hóa sinh khối thành hóa chất có giá trị.

2.2. Ứng dụng thực tiễn

Furfural được sử dụng rộng rãi trong sản xuất nhựa, dung môi, và hóa chất nông nghiệp. Quy trình sản xuất từ nguồn nguyên liệu tái tạo như lõi ngô và bã mía không chỉ giảm phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch mà còn thúc đẩy phát triển bền vững trong ngành công nghiệp hóa chất.

III. Đánh giá và kết luận

Nghiên cứu đã thành công trong việc xây dựng quy trình công nghệ hiệu quả để sản xuất furfural từ lõi ngô và bã mía. Các kết quả thực nghiệm và phân tích cho thấy tiềm năng ứng dụng cao trong công nghiệp, đồng thời góp phần vào việc phát triển các quy trình hóa học bền vững và công nghệ xanh.

3.1. Giá trị khoa học

Nghiên cứu cung cấp cơ sở khoa học vững chắc cho việc tối ưu hóa quy trình sản xuất furfural từ nguyên liệu sinh học. Các thông số công nghệ được xác định rõ ràng, tạo tiền đề cho các nghiên cứu tiếp theo và ứng dụng thực tiễn.

3.2. Hướng phát triển

Trong tương lai, nghiên cứu có thể mở rộng sang các nguồn nguyên liệu khác và cải tiến quy trình để tăng hiệu suất và giảm chi phí. Việc kết hợp với các công nghệ tiên tiến như xúc tác sinh học cũng là hướng đi tiềm năng.

Luận Văn Thạc Sĩ: Nghiên Cứu Quy Trình Tổng Hợp Furfural Từ Lõi Ngô Và Bã Mía