高鐵酸鉀的制備及其氧化5-羥甲基糠制備呋喃二甲酸的研究.pdf

1、木質(zhì)生物質(zhì)主要由纖維素、半纖維素和木質(zhì)素組成。其中，纖維素是由葡萄糖單元通過(guò)(1→4)糖苷鍵連接形成的大分子聚合物，通過(guò)催化脫水，可轉(zhuǎn)化為生物質(zhì)基平臺(tái)化合物5-羥甲基糠醛（5-hydroxymethylfurfural，HMF），進(jìn)一步催化氧化制得2,5-呋喃二甲酸（2,5-furandicarboxylic acid，F(xiàn)DCA）。FDCA由于與傳統(tǒng)的石油基聚酯單體對(duì)苯二甲酸的結(jié)構(gòu)相似，可作為其替代物用于高聚物的生產(chǎn)中而備受關(guān)注。基于此

2、，本文在石油資源日益枯竭的大環(huán)境下，提出以高鐵酸鉀為氧化劑對(duì)HMF進(jìn)行氧化調(diào)控研究，得出生物質(zhì)基聚酯單體FDCA最佳反應(yīng)參數(shù)，從而為木質(zhì)生物質(zhì)基聚酯關(guān)鍵單體2,5-呋喃二甲酸的綠色、高效生產(chǎn)提供理論依據(jù)。
　　論文首先通過(guò)改進(jìn)的次氯酸鹽氧化法成功制得高鐵酸鉀。在高鐵酸鉀的制備過(guò)程中加入純化步驟，即得純化的高鐵酸鉀；同時(shí)，在高鐵酸鉀的制備過(guò)程中，摻雜少量的高錳酸鉀，即得鐵錳復(fù)合氧化劑。采用亞鉻酸鹽氧化還原滴定法對(duì)高鐵酸鉀和純化后高鐵

3、酸鉀的純度進(jìn)行分析，得出高鐵酸鉀的純度為15.26％，純化后高鐵酸鉀的純度為24.13%。
　　通過(guò)對(duì)用堿量、氧化劑用量、反應(yīng)時(shí)間和反應(yīng)溫度四個(gè)反應(yīng)參數(shù)的調(diào)控得出以上三種氧化劑氧化HMF制備FDCA的最佳反應(yīng)條件。其中，高鐵酸鉀為氧化劑時(shí)的最佳反應(yīng)條件：用堿量為1.6 mol/L、氧化劑用量為2.0 mol/L、時(shí)間為15 min、溫度為25℃，F(xiàn)DCA的得率為87.2%；純化后高鐵酸鉀為氧化劑時(shí)的最佳反應(yīng)條件：用堿量為1.4 m

4、ol/L、氧化劑用量為1.3 mol/L、時(shí)間為15 min、溫度為35℃，F(xiàn)DCA的得率為86.6%；鐵錳復(fù)合氧化劑為氧化劑時(shí)的最佳反應(yīng)條件：用堿量為1.6 mol/L、氧化劑用量為1.8 mol/L、時(shí)間為15 min、溫度為25℃，F(xiàn)DCA的得率為91.0%。
　　通過(guò)對(duì)氧化劑反應(yīng)前后進(jìn)行XPS和FTIR檢測(cè)分析，證明高鐵酸鉀的還原產(chǎn)物為氫氧化鐵，烘干后為氧化鐵，為環(huán)境友好物質(zhì)，不會(huì)帶來(lái)二次污染；鐵錳復(fù)合氧化劑的還原產(chǎn)物為氧