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木质素催化氧化制备香兰素的宏观动力学研究

作　者: 刘学苏
导　师: 李广学
学　校: 安徽理工大学
专　业: 应用化学
关键词: 木质素磺酸盐香兰素催化氧化宏观动力学研究
分类号: O643.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
下　载: 201次
引　用: 2次
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内容摘要

论文对我国造纸行业的副产物木质素磺酸钠进行了催化氧化制取香兰素的研究。对原料物质木质素磺酸钠进行了分析,利用元素分析仪分析了原料物质的元素组成,用傅立叶变换红外光谱仪考查了该物质的结构和官能团。在0.1L高压反应釜中进行木质素磺酸钠的催化氧化反应,利用正交实验考察了反应温度、反应时间、碱液浓度、木质素的浓度以及反应初始压力五个因素对反应的影响,得到了最佳的反应工艺条件。根据实验结果研究了该反应的宏观动力学,由曲线拟合法得出140℃时反应的宏观反应速率方程。（1）由元素分析可知,原料物质主要由碳、氢、氧、硫组成,分子式可表示为C₉H_10.4O_3.6S_0.4。由红外光谱分析可知该物质含有大量的甲氧基、羟基、愈创木基和紫丁香基结构。（2）用正交实验考察了五个因素对反应的影响,由极差分析得到了木质素磺酸钠催化氧化制取香兰素的最佳工艺条件为:反应时间70min,反应温度140℃,氢氧化钠浓度2.0mol·L^-1,初始压力0.8MPa,反应物浓度30g·L^-1。最佳工艺条件下,香兰素的收率可达7.2%。（3）由曲线拟合法得出140℃反应的宏观反应速率方程如下:r=1.6665×10^-12t⁷-4.6614×10^-10t⁶+4.9869×10^-8t⁵-2.5474×10^-6t⁴+6.3473×10^-5t³-7.5057×10^-4t²+5.317×10^-3t-0.009881由分析可知产物香兰素的浓度变化较大,反应的最佳结束点在65min左右。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
引言  10-11
1 绪论  11-19
  1.1 木质素简介  11-14
  1.2 香兰素简介  14-18
    1.2.1 香兰素的生产  15-18
  1.3 研究的目的和意义  18-19
2 文献综述  19-23
  2.1 不同木质素的来源  19-20
  2.2 不同的氧化剂和催化剂  20-21
  2.3 香兰素的萃取与精制  21-22
  2.4 木质素氧化降解动力学和机理研究  22-23
3 原料分析  23-28
  3.1 原料的元素分析  23-24
    3.1.1.实验仪器及方法  23-24
    3.1.2 实验结果  24
  3.2 木质素的红外光谱分析  24-28
    3.2.1 实验方法  26
    3.2.2 结果分析与讨论  26-28
4 木质素催化氧化工艺条件研究  28-46
  4.1 实验部分  28-30
    4.1.1 实验原料和试剂  28
    4.1.2 实验装置  28-29
    4.1.3 实验操作  29-30
  4.2 产物分析方法  30-32
  4.3 实验结果与讨论  32-46
    4.3.1 搅拌转速对反应的影响  34-36
    4.3.2 温度对反应的影响  36-37
    4.3.3 反应时间对反应的影响  37-39
    4.3.4 初始压力对木质素氧化反应的影响  39-40
    4.3.5 氢氧化钠浓度对反应的影响  40-41
    4.3.6 催化剂对反应的影响  41-44
    4.3.7 木质素含量对产率的影响  44-46
5 木质素氧化反应宏观动力学研究  46-52
  5.1 气液动力学概述  46-47
  5.2 实验装置及操作  47
    5.2.1 实验装置  47
    5.2.2 实验操作  47
  5.3 数据处理及结果  47-52
    5.3.1 公式推导  47-48
    5.3.2 数据处理  48-51
    5.3.3 结果讨论  51-52
6 结论  52-53
参考文献  53-56
致谢  56-57
作者简介及读研期间主要科研成果  57

木质素催化氧化制备香兰素的宏观动力学研究

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