Nghiên cứu tổng hợp một số hợp chất furan và axit levulinic từ phế liệu gỗ keo tai tượng

Nghiên cứu tổng hợp furan và axit levulinic từ phế liệu gỗ keo tai tượng. Tìm hiểu quy trình, ứng dụng tiềm năng trong công nghiệp và năng lượng tái tạo.

• Tác giả: Nguyễn Thị Huệ
• Người hướng dẫn: PTS. Lê Quang Diễn
• Trường học: Đại học Bách Khoa Hà Nội
• Chuyên ngành: Kỹ thuật hóa học
• Đề tài: Nghiên cứu tổng hợp một số hợp chất furan và axit levulinic từ phế liệu gỗ keo tai tượng
• Loại tài liệu: Luận án tiến sĩ
• Năm xuất bản: 2024
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• MỤC LỤC
• 1. CHƯƠNG 1: KHÁI QUÁT VỀ VẬT LIỆU LIGNOCELLULOSE
• 1.1. Thành phần hóa học cơ bản của vật liệu lignocellulose
• 1.2. Chuyển hóa sinh khái lignocellulose thành hóa chất và vật liệu
• 1.3. Tổng quan về 5-hydromethylfurfural
• 1.3.1. Cấu tạo, tính chất và ứng dụng của 5-hydroxymethylfurfural
• 1.3.2. Cơ chế tổng hợp 5-HMF
• 1.3.3. Tổng quan tình hình nghiên cứu tổng hợp 5-HMF
• 1.4. Tổng hợp furfural
• 1.4.1. Tổng hợp furfural từ đường và polysaccharide ở nhiệt độ cao không sử dụng xúc tác
• 1.4.2. Tổng hợp furfural từ đường và polysaccharide có sử dụng xúc tác dạng thể
• 1.4.3. Tổng hợp furfural từ đường và polysaccharide sử dụng xúc tác axit rắn
• 1.4.4. Tổng hợp furfural từ đường và polysaccharide sử dụng các xúc tác khác
• 1.5. Nghiên cứu tổng hợp 2,5-Dimethylfuran
• 1.5.1. Khái quát về 2,5-Dimethylfuran
• 1.5.2. Nghiên cứu tổng hợp 2,5-Dimethylfuran
• 1.6. Tổng quan các nghiên cứu tổng hợp 2-methylfuran
• 1.7. Tổng quan về axit levulinic
• 1.7.1. Cấu tạo, tính chất và ứng dụng của axit levulinic
• 1.7.2. Cơ chế tổng hợp LA
• 1.7.3. Nguồn nguyên liệu sử dụng cho tổng hợp LA
• 1.7.4. Tình hình nghiên cứu sử dụng xúc tác axit rắn trong tổng hợp LA
• 2. CHƯƠNG 2: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Nguyên vật liệu và thiết bị sử dụng
• 2.2. Phương pháp thực nghiệm
• 2.2.1. Phương pháp phân tích thành phần hóa học của nguyên liệu
• 2.2.2. Phương pháp thủy phân phế liệu gỗ bằng axit
• 2.2.3. Phương pháp đường hóa phế liệu gỗ sử dụng enzyme
• 2.2.4. Phương pháp chế tạo xúc tác axit rắn sulfo hóa (CBSC)
• 2.2.5. Phương pháp tổng hợp furfural
• 2.2.6. Phương pháp tổng hợp 5-hydroxymethylfurfural (5-HMF)
• 2.2.7. Phương pháp tổng hợp 2-Methylfuran và 2,5-Dimethylfuran từ Furfural và 5-HMF trong môi trường butanol sử dụng xúc tác 2CuO. Tổng hợp axit levulinic
• 2.2.8. Phân tích sản phẩm trung gian và sản phẩm
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN
• 3.1. Tính chất của nguyên liệu lignocellulose và luận giải về mục tiêu của Luận án
• 3.2. Nghiên cứu chế tạo xúc tác axit rắn sulfo hóa từ các loại nguyên liệu lignocellulose khác nhau
• 3.2.1. Nghiên cứu chế tạo xúc tác axit rắn sử dụng tác nhân sulfo hoá là axit sulfuric đậm đặc
• 3.2.2. Nghiên cứu chế tạo xúc tác axit rắn sử dụng tác nhân sulfo hoá là axit sulfuric oleum
• 3.3. Nghiên cứu tổng hợp furfural từ phế liệu gỗ
• 3.3.1. Tiền thủy phân phế liệu gỗ bằng axit sulfuric loãng
• 3.3.2. Nghiên cứu xác định điều kiện công nghệ tổng hợp furfural sử dụng xúc tác axit rắn sulfo hóa là axit sulfuric đậm đặc
• 3.4. Tổng hợp và tinh chế furfural cho tổng hợp 2-MF
• 3.5. Nghiên cứu xác định điều kiện công nghệ tổng hợp 5-hydroxymethylfurfural
• 3.6. Nghiên cứu tiền xử lý phế liệu gỗ bằng dung dịch kiềm kết hợp đường hóa bằng enzyme
• 3.7. Chế tạo dách đường glucose cho tổng hợp 5-HMF và axit levulinic
• 3.8. Nghiên cứu tổng hợp 5-HMF sử dụng xúc tác axit rắn sulfo hóa
• 3.9. Nghiên cứu tổng hợp 2-methylfuran và 2,5-Dimethylfuran
• 3.9.1. Tổng hợp 2-methylfuran
• 3.9.2. Tổng hợp 2,5-Dimethylfuran
• 3.10. Tổng hợp axit levulinic từ dách đường glucose đã được phân hóa sử dụng xúc tác axit rắn trong môi trường isopropanol
• 3.11. Ảnh hưởng của xúc tác axit rắn sulfo hóa bằng oleum axit sulfuric đến sự hình thành và phân hủy 5-HMF trong môi trường isopropanol
• 3.12. Tổng hợp axit levulinic
• KẾT LUẬN
• DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN
• DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO
• PHỤ LỤC

Tóm tắt

I. Tổng Quan Nghiên Cứu Tổng Hợp Furan Axit Levulinic 55 Ký Tự

Nghiên cứu tổng hợp furan và axit levulinic từ phế liệu gỗ keo tai tượng là một hướng đi đầy tiềm năng trong bối cảnh nguồn tài nguyên hóa thạch ngày càng cạn kiệt và những lo ngại về môi trường gia tăng. Nhu cầu về năng lượng và các hợp chất hữu cơ ngày càng tăng, đòi hỏi chúng ta phải tìm kiếm các nguồn nguyên liệu tái tạo thay thế. Sinh khối, đặc biệt là sinh khối thực vật, nổi lên như một ứng cử viên sáng giá, có khả năng thay thế dầu mỏ và khí đốt. Mỗi năm, hành tinh của chúng ta sản sinh khoảng 170 tỷ tấn sinh khối, nhưng chỉ một phần nhỏ được con người sử dụng. Điều này cho thấy tiềm năng to lớn của sinh khối như một nguồn tài nguyên vô tận. Hướng nghiên cứu này tập trung vào việc chuyển đổi phế liệu gỗ, một nguồn sinh khối dồi dào và ít được khai thác, thành các sản phẩm có giá trị gia tăng cao, góp phần vào sự phát triển bền vững và nền kinh tế tuần hoàn. Nghiên cứu này có ý nghĩa lớn trong việc giảm sự phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch và thúc đẩy hóa học xanh.

1.1. Tiềm năng của phế liệu gỗ keo tai tượng 40 ký tự

Keo tai tượng là loài cây trồng phổ biến ở Việt Nam, và phế liệu gỗ từ quá trình khai thác và chế biến là một nguồn sinh khối lớn. Phế liệu này thường bị bỏ đi hoặc sử dụng vào các mục đích không hiệu quả. Việc tận dụng phế liệu gỗ keo tai tượng để tổng hợp các hợp chất có giá trị như furan và axit levulinic không chỉ giúp giải quyết vấn đề ô nhiễm môi trường do chất thải mà còn tạo ra nguồn thu nhập mới cho người dân và doanh nghiệp.

1.2. Vai trò của furan và axit levulinic 43 ký tự

Furan và axit levulinic là những hợp chất hóa học quan trọng, được sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp như sản xuất polyme, dược phẩm, dung môi và nhiên liệu. Ứng dụng furan và ứng dụng axit levulinic ngày càng được mở rộng nhờ tính linh hoạt và khả năng chuyển đổi thành các sản phẩm khác. Việc tổng hợp hai hợp chất này từ nguồn sinh khối tái tạo như phế liệu gỗ là một giải pháp bền vững và thân thiện với môi trường.

II. Thách Thức Giải Pháp Nghiên Cứu Tổng Hợp 59 Ký Tự

Mặc dù tiềm năng là rất lớn, nhưng việc tổng hợp furan và axit levulinic từ phế liệu gỗ keo tai tượng cũng đối mặt với nhiều thách thức. Một trong những thách thức lớn nhất là hiệu quả của quy trình tổng hợp. Việc chuyển đổi sinh khối thành các sản phẩm mong muốn đòi hỏi các quy trình phức tạp và tốn kém. Ngoài ra, thành phần phức tạp của phế liệu gỗ, bao gồm cellulose, hemicellulose và lignin, gây khó khăn cho việc tách chiết và chuyển đổi hiệu quả. Để vượt qua những thách thức này, các nhà nghiên cứu đã tập trung vào việc phát triển các phương pháp xử lý phế liệu gỗ tiên tiến, các chất xúc tác hiệu quả và các quy trình tổng hợp tối ưu hóa. Mục tiêu là tạo ra một quy trình tổng hợp hiệu quả, kinh tế và thân thiện với môi trường, mở đường cho việc ứng dụng rộng rãi trong thực tế.

2.1. Các phương pháp tiền xử lý phế liệu gỗ 47 ký tự

Tiền xử lý phế liệu gỗ là một bước quan trọng để tăng hiệu quả của quy trình tổng hợp. Các phương pháp tiền xử lý bao gồm nghiền, sấy khô, xử lý hóa học (bằng axit hoặc kiềm) và xử lý sinh học (bằng enzyme). Mục tiêu của tiền xử lý là phá vỡ cấu trúc phức tạp của sinh khối, giúp các enzyme và chất xúc tác tiếp cận dễ dàng hơn với cellulose và hemicellulose. Các phương pháp tiền xử lý khác nhau có thể ảnh hưởng đáng kể đến hiệu quả của quy trình tổng hợp.

2.2. Vai trò của chất xúc tác trong tổng hợp 42 ký tự

Chất xúc tác đóng vai trò then chốt trong quá trình tổng hợp furan và axit levulinic. Các chất xúc tác có thể là axit, bazơ, kim loại hoặc enzyme. Chúng giúp tăng tốc độ phản ứng và cải thiện hiệu suất chuyển đổi. Việc lựa chọn chất xúc tác phù hợp là rất quan trọng để đạt được hiệu quả tổng hợp cao và giảm thiểu sự hình thành các sản phẩm phụ không mong muốn. Nghiên cứu tập trung vào phát triển xúc tác axit rắn hiệu quả, thân thiện môi trường và có thể tái sử dụng.

III. Tổng Hợp Furan từ Phế Liệu Gỗ Phương Pháp 54 Ký Tự

Việc tổng hợp furan từ phế liệu gỗ thường bắt đầu bằng quá trình thủy phân cellulose và hemicellulose thành đường. Quá trình này có thể được thực hiện bằng axit hoặc enzyme. Sau đó, đường được chuyển đổi thành furan thông qua quá trình khử nước xúc tác. Các điều kiện phản ứng, chẳng hạn như nhiệt độ, áp suất và thời gian phản ứng, cần được tối ưu hóa để đạt được hiệu suất chuyển đổi cao nhất. Nghiên cứu tập trung vào việc sử dụng xúc tác axit rắn để tổng hợp furan, vì chúng có nhiều ưu điểm so với các chất xúc tác axit lỏng, bao gồm tính ổn định, khả năng tái sử dụng và thân thiện với môi trường. Quy trình tổng hợp cũng cần xem xét đến việc xử lý các sản phẩm phụ để giảm thiểu tác động đến môi trường.

3.1. Thủy phân phế liệu gỗ bằng axit 42 ký tự

Thủy phân bằng axit là một phương pháp phổ biến để chuyển đổi cellulose và hemicellulose trong phế liệu gỗ thành đường. Axit sulfuric loãng thường được sử dụng làm chất xúc tác. Quá trình thủy phân được thực hiện ở nhiệt độ và áp suất cao để phá vỡ liên kết glycosidic trong cellulose và hemicellulose. Sau khi thủy phân, dung dịch đường cần được trung hòa và làm sạch trước khi chuyển sang giai đoạn tổng hợp furan.

3.2. Khử nước xúc tác để tạo furan 36 ký tự

Quá trình khử nước xúc tác là bước quan trọng để chuyển đổi đường thành furan. Các chất xúc tác axit, như zeolite và xúc tác axit rắn sulfo hóa, thường được sử dụng để xúc tác phản ứng. Quá trình khử nước loại bỏ các phân tử nước từ đường, dẫn đến sự hình thành vòng furan. Hiệu suất của quá trình khử nước phụ thuộc vào nhiều yếu tố, bao gồm loại chất xúc tác, nhiệt độ phản ứng và thời gian phản ứng.

IV. Tổng Hợp Axit Levulinic từ Gỗ Hướng Dẫn 57 Ký Tự

Việc tổng hợp axit levulinic từ phế liệu gỗ cũng tương tự như quá trình tổng hợp furan, bắt đầu bằng quá trình thủy phân cellulose và hemicellulose thành đường. Tuy nhiên, thay vì khử nước để tạo ra furan, đường được chuyển đổi thành axit levulinic thông qua quá trình đồng phân hóa và hydrat hóa. Quá trình này thường được thực hiện trong môi trường axit với sự có mặt của chất xúc tác. Các điều kiện phản ứng cần được kiểm soát chặt chẽ để đạt được hiệu suất chuyển đổi cao và giảm thiểu sự hình thành các sản phẩm phụ không mong muốn. Việc sử dụng xúc tác axit rắn cũng được ưu tiên trong quá trình tổng hợp axit levulinic do những ưu điểm tương tự như trong quá trình tổng hợp furan.

4.1. Đồng phân hóa và hydrat hóa đường 40 ký tự

Quá trình đồng phân hóa và hydrat hóa là hai bước quan trọng trong việc chuyển đổi đường thành axit levulinic. Đồng phân hóa chuyển đổi glucose thành fructose, trong khi hydrat hóa thêm một phân tử nước vào fructose để tạo ra axit levulinic. Các chất xúc tác axit giúp xúc tác cả hai phản ứng này. Nhiệt độ và áp suất phản ứng cần được điều chỉnh để tối ưu hóa hiệu suất chuyển đổi.

4.2. Tối ưu hóa điều kiện phản ứng tổng hợp 45 ký tự

Tối ưu hóa quy trình là rất quan trọng để đạt được hiệu suất cao trong quá trình tổng hợp axit levulinic. Các yếu tố cần được tối ưu hóa bao gồm loại chất xúc tác, nồng độ axit, nhiệt độ phản ứng, thời gian phản ứng và tỷ lệ giữa nguyên liệu và chất xúc tác. Các phương pháp thống kê và mô hình hóa có thể được sử dụng để xác định các điều kiện phản ứng tối ưu.

V. Ứng Dụng Kết Quả Nghiên Cứu Furan Axit Levulinic 58 Ký Tự

Các nghiên cứu đã chứng minh tính khả thi của việc tổng hợp furan và axit levulinic từ phế liệu gỗ keo tai tượng. Các sản phẩm này có thể được sử dụng làm nguyên liệu cho nhiều ứng dụng khác nhau, bao gồm sản xuất polyme sinh học, dược phẩm, dung môi và nhiên liệu. Việc ứng dụng furan và ứng dụng axit levulinic từ nguồn sinh khối tái tạo có thể giúp giảm sự phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch và giảm thiểu tác động đến môi trường. Nghiên cứu tiếp tục tập trung vào việc cải thiện hiệu quả của quy trình tổng hợp, giảm chi phí sản xuất và phát triển các ứng dụng mới cho furan và axit levulinic.

5.1. Ứng dụng trong sản xuất polyme sinh học 43 ký tự

Furan và axit levulinic có thể được sử dụng làm nguyên liệu để sản xuất polyme sinh học, thay thế cho các polyme truyền thống được làm từ dầu mỏ. Polyme sinh học có thể phân hủy sinh học và thân thiện với môi trường hơn. Các ứng dụng tiềm năng của polyme sinh học bao gồm bao bì, dệt may và y sinh.

5.2. Tiềm năng trong ngành dược phẩm và nhiên liệu 47 ký tự

Furan và axit levulinic cũng có tiềm năng lớn trong ngành dược phẩm và nhiên liệu. Axit levulinic có thể được sử dụng làm chất trung gian để tổng hợp các loại thuốc và hóa chất có giá trị cao khác. Furan có thể được chuyển đổi thành nhiên liệu sinh học, thay thế cho xăng và dầu diesel.

VI. Tương Lai Nghiên Cứu Hợp Chất Furan Axit Levulinic 56 Ký Tự

Nghiên cứu về tổng hợp furan và axit levulinic từ phế liệu gỗ keo tai tượng vẫn còn nhiều tiềm năng phát triển. Các hướng nghiên cứu trong tương lai bao gồm việc phát triển các phương pháp tiền xử lý hiệu quả hơn, các chất xúc tác hoạt tính cao hơn và các quy trình tổng hợp tiết kiệm năng lượng hơn. Ngoài ra, cần có thêm nghiên cứu về các ứng dụng mới của furan và axit levulinic để khai thác tối đa giá trị của các hợp chất này. Sự hợp tác giữa các nhà khoa học, kỹ sư và doanh nghiệp là rất quan trọng để đưa các kết quả nghiên cứu vào thực tế và thúc đẩy sự phát triển của ngành công nghiệp hóa học xanh.

6.1. Phát triển xúc tác mới và hiệu quả hơn 41 ký tự

Việc phát triển các chất xúc tác mới và hiệu quả hơn là một ưu tiên hàng đầu trong nghiên cứu về tổng hợp furan và axit levulinic. Các chất xúc tác lý tưởng nên có hoạt tính cao, độ chọn lọc cao, ổn định và có thể tái sử dụng. Nghiên cứu tập trung vào việc phát triển xúc tác axit rắn dựa trên các vật liệu tái tạo và thân thiện với môi trường.

6.2. Nghiên cứu mở rộng ứng dụng của sản phẩm 46 ký tự

Cần có thêm nghiên cứu về các ứng dụng mới của furan và axit levulinic để khai thác tối đa giá trị của các hợp chất này. Các ứng dụng tiềm năng bao gồm sản xuất vật liệu composite, chất phụ gia thực phẩm và hóa chất nông nghiệp. Việc mở rộng các ứng dụng của furan và axit levulinic sẽ tạo ra thị trường lớn hơn cho các sản phẩm này và thúc đẩy sự phát triển của ngành công nghiệp hóa học xanh.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Bà GIÁO DĀC VÀ ĐÀO T¾O Đ¾I HàC BÁCH KHOA HÀ NäI Nguyßn Thß Huá NGHIÊN CþU TàNG HþP MäT Sà HþP CHÀT FURAN VÀ AXIT LEVULINIC TĀ PH¾ LIàU Gâ KEO TAI T¯þNG LUÀN ÁN TI¾N SĨ Kþ THUÀT HOÁ HàC Hà Nåi – 2024 Bà GIÁO DĀC VÀ ĐÀO T¾O Đ¾I HàC BÁCH KHOA HÀ NäI Nguyßn Thß Huá NGHIÊN CþU TàNG HþP MäT Sà HþP CHÀT FURAN VÀ AXIT LEVULINIC TĀ PH¾ LIàU Gâ KEO TAI T¯þNG Ngành: Kỹ thuÃt hoá hãc Mã sá: 9520301 LUÀN ÁN TI¾N SĨ Kþ THUÀT HOÁ HàC NG¯äI H¯âNG DÀN KHOA HâC: 1. Lê Quang Dißn 2. Phan Huy Hoàng Hà Nái - 2024 LàI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cąu căa riêng tôi d°ãi sự h°ãng dÁn căa PGS. Lê Quang Dißn và PGS.

Phan Huy Hoàng. Các sá liáu trích dÁn đều có nguãn gác từ các công trình, t¿p chí uy tín, các kÃt quÁ trong luÃn án là trung thực và ch°a từng đ°ÿc tác giÁ khác công bá trong b¿t kỳ luÃn án nào khác. Hà Nội, ngày 02 tháng 10 năm 2024 Giáo viên h°ớng d¿n Tác gi¿ luÁn án PGS. Lê Quang Dißn PGS.

Phan Huy Hoàng Nguyßn Thß Huá Đ¾I HàC BÁCH KHOA HÀ NäI TL. GIÁM ĐàC TR¯àNG BAN ĐÀO T¾O i LàI CÀM ¡N LuÃn án đ°ÿc hoàn thành d°ãi sự h°ãng dÁn tÃn tâm và hÃt sąc nhiát tình căa PGS. TS Lê Quang Dißn và PGS. TS Phan Huy Hoàng.

Em xin đ°ÿc bày tß lòng biÃt ¢n sâu sÅc đÃn các thÁy. Tôi xin chân thành cÁm ¢n các ThÁy/Cô thuác Nhóm chuyên môn Công nghá Gi¿y và Bao bì, và t¿t cÁ các quí ThÁy/Cô thuác Khoa Kỹ thuÃt Hóa hãc, Tr°ång Hóa và Khoa hãc sự sáng, Đ¿i hãc Bách Khoa Hà Nái, Tr°ång Đ¿i hãc Công nghiáp Viát Trì, Tr°ång Đ¿i hãc Khoa hãc tự nhiên - Đ¿i hãc Quác gia Hà Nái và các C¢ quan, Tr°ång Đ¿i hãc khác đã hß trÿ và t¿o mãi điều kián thuÃn lÿi cho tôi trong quá trình thực hián LuÃn án. Tôi xin dành tình cÁm đặc biát đÃn gia đình, ng°åi thân, nhāng ng°åi đã luôn ăng há, đáng viên và tiÃp sąc để tôi có thể hoàn thành bÁn LuÃn án này. Hà Nái, ngày 02 tháng 10 năm 2024 Tác gi¿ luÁn án Nguyßn Thß Huá ii MĀC LĀC LäI CAM ĐOAN ------------------------------------------------------------------------------ i LäI CÀM ¡N --------------------------------------------------------------------------------- ii MĀC LĀC ------------------------------------------------------------------------------------ iii DANH MĀC CÁC KÝ HIàU VÀ CHĀ VIÂT TÄT ------------------------------------vi DANH MĀC CÁC BÀNG ----------------------------------------------------------------- vii DANH MĀC CÁC HÌNH VÀ, Đâ THà ------------------------------------------------- viii Mæ ĐÀU --------------------------------------------------------------------------------------- 1 1.

Sự cÁn thiÃt tiÃn hành nghiên cąu ------------------------------------------------------- 1 2. Ý nghĩa khoa hãc và thực tißn căa luÃn án --------------------------------------------- 4 5. Nhāng điểm mãi căa luÃn án ------------------------------------------------------------- 4 CH¯¡NG 1. Khái quát về vÃt liáu lignocellulose --------------------------------------------------- 6 1.

Thành phÁn hóa hãc c¢ bÁn căa vÃt liáu lignocellulose -------------------------- 6 1. Chuyển hóa sinh khái lignocellulose thành hóa ch¿t và vÃt liáu ---------------- 8 1. Tång quan về 5-hydromexylfurfural ------------------------------------------------- 10 1. C¿u t¿o, tính ch¿t và ąng dāng căa 5-hydroxymethylfurfural------------------ 10 1.

C¢ chà tång hÿp 5-HMF------------------------------------------------------------- 11 1. Tång quan tình hình nghiên cąu tång hÿp 5-HMF ------------------------------ 11 1. Tång hÿp furfural ----------------------------------------------------------------------- 18 1. Tång hÿp furfural từ đ°ång và polysaccharide ç nhiát đá cao không sÿ dāng xúc tác ----------------------------------------------------------------------------------------- 19 1.

Tång hÿp furfural từ đ°ång và polysaccharide có sÿ dāng xúc tác đãng thể 20 1. Tång hÿp furfural từ đ°ång và polysaccharide sÿ dāng xúc tác axit rÅn ----- 22 1. Tång hÿp furfural từ đ°ång và polysaccharide sÿ dāng các xúc tác khác ---- 23 1. Nghiên cąu tång hÿp 2,5-Dimethylfuran -------------------------------------------- 23 1.

Khái quát về 2,5-Dimethylfuran ---------------------------------------------------- 23 1. Nghiên cąu tång hÿp 2,5-Dimethylfuran---------------------------------------- 224 iii 1. Tång quan các nghiên cąu tång hÿp 2 - methylfuran ------------------------------ 26 1. Tång quan về axit levulinic ----------------------------------------------------------- 27 1.1 C¿u t¿o, tính ch¿t và ąng dāng căa axit levulinic --------------------------------- 27 1.

C¢ chà tång hÿp LA------------------------------------------------------------------ 28 1. Nguãn nguyên liáu sÿ dāng cho tång hÿp LA------------------------------------ 29 1. Tình hình nghiên cąu sÿ dāng xúc tác axit rÅn trong tång hÿp LA ----------- 30 CH¯¡NG 2. VÂT LIàU VÀ PH¯¡NG PHÁP NGHIÊN CĄU --------------------- 31 2.

Nguyên vÃt liáu và thiÃt bá sÿ dāng ------------------------------------------------- 31 2. Ph°¢ng pháp thực nghiám ------------------------------------------------------------- 33 2.1 Ph°¢ng pháp phân tích thành phÁn hóa hãc căa nguyên liáu ------------------- 39 2. Ph°¢ng pháp thăy phân phà liáu gß bằng axit------------------------------------ 42 2. Ph°¢ng pháp đ°ång hóa phà liáu gß sÿ dāng enzyme -------------------------- 42 2.

Ph°¢ng pháp chà t¿o xúc tác axit rÅn sulfo hóa (CBSC) ----------------------- 44 2. Ph°¢ng pháp tång hÿp furfural ----------------------------------------------------- 45 2. Ph°¢ng pháp tång hÿp 5-hydroxymethylfurfural (5-HMF) --------------------- 4 2. Ph°¢ng pháp tång hÿp 2-Methylfuran và 2,5-Dimethylfuran từ Furfural và 5- HMF trong môi tr°ång butanol sÿ dāng xúc tác 2CuO.

Tång hÿp axit levulinic -------------------------------------------------------------- 48 2. Phân tích sÁn ph¿m trung gian và sÁn ph¿m -------------------------------------- 49 CH¯¡NG 3. KÂT QUÀ VÀ BÀN LUÂN----------------------------------------------- 51 3. Tính ch¿t căa nguyên liáu lignocellulose và luÃn giÁi về māc tiêu căa LuÃn án ----------------------------------------------------------------------------------------------- 51 3.

Nghiên cąu chà t¿o xúc tác axit rÅn sulfo hóa từ các lo¿i nguyên liáu lignocellulose khác nhau -------------------------------------------------------------------- 52 3. Nghiên cąu chà t¿o xúc tác axit rÅn sÿ dāng tác nhân sulfo hoá là axit sulfuric đÃm đặc ---------------------------------------------------------------------------------------- 53 3. Nghiên cąu chà t¿o xúc tác axit rÅn sÿ dāng tác nhân sulfo hoá là axit sulfuric oleum ------------------------------------------------------------------------------------------ 59 3. Nghiên cąu tång hÿp furfural từ phà liáu gß ---------------------------------------- 64 3.1 Tiền thăy phân phà liáu gß bằng axit sulfuric loãng ----------------------------- 64 3.

Nghiên cąu xác đánh điều kián công nghá tång hÿp furfural sÿ dāng xúc tác axit rÅn sulfo hóa là axit sulfuric đÃm đặc ------------------------------------------------ 69 iv 3. Tång hÿp và tinh chà furfural cho tång hÿp 2-MF------------------------------- 73 3. Nghiên cąu xác đánh điều kián công nghá tång hÿp 5-hydroxymethylfurfural 73 3. Nghiên cąu tiền xÿ lý phà liáu gß bằng dung dách kiềm kÃt hÿp đ°ång hóa bằng enzyme ---------------------------------------------------------------------------------- 73 3.

Chà t¿o dách đ°ång glucose cho tång hÿp 5-HMF và axit levulinic ---------- 81 3. Nghiên cąu tång hÿp 5-HMF sÿ dāng xúc tác axit rÅn sulfo hóa-------------- 82 3. Nghiên cąu tång hÿp 2-methylfuran và 2,5-Dimethylfuran ---------------------- 87 3. Tång hÿp 2-methylfuran ------------------------------------------------------------- 88 3.

Tång hÿp 2,5-Dimethylfuran ------------------------------------------------------- 90 3. Tång hÿp axit levulinic từ dách đ°ång glucose đã đãng phân hóa sÿ dāng xúc tác axit rÅn trong môi tr°ång isopropanol ------------------------------------------------ 91 3. Ành h°çng căa xúc tác axit rÅn sulfo hóa bằng oleum axit sulfuric đÃn sự hình thành và phân hăy 5-HMF trong môi tr°ång isopropanol ------------------------------ 92 3. Tång hÿp axit levulinic ------------------------------------------------------------ 966 KÂT LUÂN ----------------------------------------------------------------------------------- 99 DANH MĀC CÁC CÔNG TRÌNH Đà CÔNG Bà CĂA LUÂN ÁN ------------ 101 DANH MĀC TÀI LIàU THAM KHÀO ----------------------------------------------- 102 PHĀ LĀC ----------------------------------------------------------------------------------- 112 v DANH MĀC CÁC KÝ HIàU VÀ CHĊ VI¾T TÀT Ký hiáu Ti¿ng Anh Ti¿ng Viát 2,5-DMF 2,5-Dimethylfuran 2,5-Dimethylfuran 2-MF 2-methylfuran 2-methylfuran 5-HMF 53Hydroxymethylfurfural 53hydroxymethylfurfural AC Activated Carbon Than ho¿t tính đã ho¿t hóa BET Brunauer 3 Emmett - Teller Phân tích dián tích bề mặt CBSC Carbonaceous Based Solid acid Xúc tác axit rÅn Catalysts CS Coconut Shells Sã dừa FTIR Fourier Transform Infrared Hãng ngo¿i biÃn đåi Fourier Spectroscopy HPLC High-performance liquid SÅc ký lßng cao áp chromatography LA Levulinic acid Axit levulinic LB Lignocellulose Biomass Sinh khái lignocellulose LR Lignin derived from wood Lignin dÁn xu¿t từ phà liáu gß Scraps NAC Non - Activated Carbon Than ho¿t tính ch°a ho¿t hóa SB Sugarcane Bagasse Bã mía SEM Scanning Electron Microscope Kính hiển vi đián tÿ quét Temperature Programmed TPD-NH3 Ph°¢ng pháp giÁi h¿p NH3 Desorption WS Wood Scraps Phà liáu gß vi DANH MĀC CÁC BÀNG BÁng 1.1 Thành phÁn hóa hãc c¢ bÁn căa các lo¿i vÃt liáu lignocelelulose .2 Tång hÿp 5-HMF từ sinh khái lignocellulose .3 Tång hÿp 5-HMF sÿ dāng há xúc tác khác nhau .4 Tång hÿp 5-HMF sÿ dāng các há dung môi khác nhau .5 Tång hÿp mát sá nghiên cąu tång hÿp furfural sÿ dāng xúc tác đãng thể 20 BÁng 1.6 Điều kián và kÃt quÁ nghiên cąu tång hÿp furfural từ D-xylose sÿ dāng 22 BÁng 1.7 Chuyển hóa 5-HMF thành 2,5-DMF sÿ dāng các lo¿i xúc tác khác nhau 25 BÁng 1.8 Các nguãn nguyên liáu sinh khái cho tång hÿp LA .9 Tång hÿp LA từ các nguãn sinh khái sÿ dāng xúc tác axit zeolite và zeotype.

1 Thành phÁn hóa hãc c¢ bÁn căa các lo¿i vÃt liáu lignocellulose đã sÿ dāng. 2 Tính ch¿t căa vÃt liáu cacbon và xúc tác axit rÅn chà t¿o từ các nguãn vÃt liáu lignocellulose khác nhau. 3 Đá axit căa xúc tác axit rÅn chà t¿o từ các nguãn sinh khái khác nhau. 4 Thành phÁn nguyên tá căa xúc tác axit rÅn.

5 Ành h°çng căa nhiát đá và thåi gian hýdro hóa furfural đÃn mąc chuyển hóa và hiáu su¿t 2-MF. 6 Ành h°çng căa ch¿t xúc tác đÃn tång hÿp 2,5-Dimethylfuran từ 5- HMF. 7 So sánh chuyển hóa trực tiÃp glucose bằng há xúc tác sulfo hóa bằng FSA. 97 vii DANH MĀC CÁC HÌNH VẼ, Đà THÞ Hình 1.

1 C¿u trúc căa sinh khái lignocellulose. 2 S¢ đã chuyển hóa sinh khái lignocellulose thành hóa ch¿t và vÃt liáu. 3 S¢ đã tång chuyển hóa furfural thành hóa ch¿t khác nhau. 5 Công thąc c¿u t¿o 5-HMF.

6 Các sÁn ph¿m đ°ÿc tång hÿp từ 5-HMF. 7 Quá trình tång hÿp 5-HMF từ sinh khái lignocellulose. 8 C¢ chà phÁn ąng tång hÿp 5-HMF từ fructose. 9 Quy trình tång hÿp furfural từ sinh khái.

11 C¢ sç lý luÃn cho viác chuyển đåi Carbohydrate thành 2,5-DMF. 12 Công thąc c¿u t¿o căa axit levulinic (LA). 13 Các sÁn ph¿m đ°ÿc chuyển hóa từ axit levulinic. 14 C¢ chà tång hÿp axit levulinic từ sinh khái lignocellulose .1 S¢ đã tång thể chà t¿o xúc tác axit rÅn từ mát sá nguãn sinh khái lignocellulose và chuyển hóa phà liáu gß thành các hÿp ch¿t furan và axit levulinic&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& 33 Hình 2.2 Quy trình tång hÿp xúc tác rÅn &&&&&&&&&&&&&&&&.3 Quy trình tång hÿp furfural&&&&&&&&&&&&&&&&&.4 Quy trình tång hÿp 5-HMF&&&&&&&&&&&&&&&&&&47 Hình 3.

1 Ành SEM căa vÃt liáu cácbon và xúc tác axit rÅn sulfo hóa chà t¿o từ các nguãn vÃt liáu lignocellulose khác nhau&&&&&&&&&&&&&&. 2 GiÁn đã TPD-NH3 căa xúc tác axit rÅn chà t¿o từ phà liáu gß, lignin, sã dừa và bã mía&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&. 3 Phå FTIR căa xúc tác axit rÅn chà t¿o từ các nguãn vÃt liáu lignocellulose khác nhau. 4 GiÁn đã TPD-NH3 căa xúc tác axit rÅn từ bã mía, lignin, sã dừa và phà liáu gß.

5 Phå hãng ngo¿i căa than ho¿t tính và xúc tác axit rÅn sulfo hóa bằng oleum axit sulfuric. 6 SEM căa than sinh hãc và và xúc tác axit rÅn sulfo hóa bằng oleum sulfuric axit từ bã mía, lignin, sã dừa, phà liáu gß từ bã mía, lignin, sã dừa, phà liáu gß. 7 Ành h°çng căa nãng đá axit đÃn hiáu su¿t căa xylose và glucose. 8 Ành h°çng căa nãng đá axit đÃn hiáu su¿t căa xylose so vãi pentosane và mąc phân hăy pentosane.

9 Ành h°çng căa nhiát đá đÃn hiáu su¿t xylose và glucose. 10 Ành h°çng căa thåi gian thăy phân đÃn hiáu su¿t xylose và glucose .