Luận văn thạc sĩ: Tổng hợp furfural từ bã mía bằng xúc tác oxit sắt và graphene oxit

Nghiên cứu tổng hợp furfural từ bã mía sử dụng xúc tác oxit sắt và graphene oxit đang trở thành một lĩnh vực quan trọng trong công nghệ xanh. Furfural, một hợp chất hữu cơ, được sản xuất từ nguồn nguyên liệu sinh học như bã mía, góp phần vào việc tái chế và giảm thiểu rác thải nông nghiệp. Bã mía chứa một lượng lớn hemicellulose, có thể chuyển hóa thành furfural thông qua quá trình chuyển hóa hóa học. Việc sử dụng xúc tác oxit sắt và graphene oxit không chỉ nâng cao hiệu suất sản xuất mà còn tạo ra một phương pháp bền vững cho ngành công nghiệp hóa chất.

Furfural có công thức phân tử C5H4O2 và được biết đến với tính chất hóa học độc đáo. Nó có thể tham gia vào nhiều phản ứng hóa học, bao gồm alkyl hóa, hydro hóa và oxy hóa. Furfural được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp thực phẩm, dược phẩm, và hóa chất. Một trong những ứng dụng nổi bật của furfural là làm nguyên liệu cho sản xuất các hợp chất hữu cơ khác như furfuryl alcohol, được sử dụng trong sản xuất nhựa và chất kết dính. Nghiên cứu này không chỉ tập trung vào việc sản xuất furfural mà còn khám phá các ứng dụng tiềm năng của nó trong các lĩnh vực khác nhau.

Quá trình tổng hợp furfural từ bã mía bao gồm việc tách hemicellulose từ bã mía, sau đó sử dụng xúc tác oxit sắt và graphene oxit để chuyển hóa thành furfural. Các điều kiện phản ứng như nhiệt độ, thời gian và tỷ lệ xúc tác được tối ưu hóa để đạt hiệu suất cao nhất. Việc sử dụng graphene oxit làm xúc tác giúp tăng cường khả năng xúc tác nhờ vào diện tích bề mặt lớn và tính dẫn điện tốt. Nghiên cứu cho thấy rằng việc tối ưu hóa các điều kiện phản ứng có thể làm tăng đáng kể hiệu suất thu hồi furfural.

Kết quả nghiên cứu cho thấy xúc tác oxit sắt và graphene oxit có khả năng thu hồi furfural từ bã mía với hiệu suất cao. Phân tích cấu trúc và tính chất của xúc tác được thực hiện thông qua các phương pháp như phân tích FTIR, XRD và SEM. Các kết quả cho thấy rằng xúc tác có cấu trúc ổn định và khả năng tái sử dụng cao. Điều này không chỉ giúp giảm chi phí sản xuất mà còn làm tăng tính bền vững của quy trình sản xuất furfural từ nguồn nguyên liệu sinh học.

Nghiên cứu này đã chứng minh tiềm năng của việc sử dụng bã mía làm nguyên liệu để tổng hợp furfural thông qua xúc tác oxit sắt và graphene oxit. Kết quả cho thấy rằng việc áp dụng công nghệ xanh không chỉ giúp tận dụng nguồn nguyên liệu thải mà còn đóng góp vào việc phát triển bền vững trong ngành công nghiệp hóa chất. Các nghiên cứu tiếp theo có thể tập trung vào việc cải thiện quy trình và mở rộng ứng dụng của furfural trong các lĩnh vực khác nhau, từ sản xuất năng lượng đến hóa chất sinh học.