Nghiên cứu tổng hợp xúc tác dị đa axit ứng dụng cho phản ứng este hóa của axit 2 keto gulonic với methanol

21 943 0
Nghiên cứu tổng hợp xúc tác dị đa axit ứng dụng cho phản ứng este hóa của axit 2  keto  gulonic với methanol

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

Thông tin tài liệu

1 1 Nghiên cứu tổng hợp xúc tác dị đa axit ứng dụng cho phản ứng este hóa của axit 2- Keto- Gulonic với methanol Phạm Minh Tứ Trường Đại học Khoa học Tự nhiên; Khoa Hóa học Chuyên ngành: Hóa lý thuyết và Hóa lý; Mã số: 60.46.31 Người hướng dẫn: PGS.TS. Vũ Thị Thu Hà Năm bảo vệ: 2011 Abstract. Trình bày tổng quan về xúc tác dị đa axit (HPA) ứng dụng cho phản ứng Este hóa của axit 2-Keto-L-Gulonic với metanol: Xúc tác dị đa axit; Phản ứng este hóa axit 2- KLG; Xúc tác cho phản ứng este hóa 2- KLGA. Tiến hành thực nghiệm: Dụng cụ và hóa chất; Tổng hợp xúc tác; Thử hoạt tính xúc tác bằng phản ứng este hóa 2 - KLGA; Các phương pháp đặc trưng xúc tác. Trình bày kết quả và thảo luận: Nghiên cứu tổng hợp xúc tác KxH3-xPW12O40; Đặc trưng tính chất và đánh giá hoạt tính xúc tác. Keywords. Hóa lý học; Phản ứng este hóa; Hợp chất dị đa axit; Xúc tác; Metanol Content: 1. Mở đầu Axit ascorbic, còn gọi là vitamin C, là một chất dinh dưỡng rất cần thiết cho sự sống của sinh vật, đặc biệt là con người. Hiện nay, sản lượng vitamin C trên thế giới vào khoảng 80.000 tấn mà một nửa trong số đó được sử dụng trong công nghiệp dược phẩm và thuốc bổ dưỡng, 25 % được sử dụng trong dược phẩm làm chất bảo quản (E 300, E 301, E 302), 15 % trong sản xuất đồ uống và phần còn lại được sử dụng làm thức ăn gia súc. Ở Việt Nam, nhu cầu sử dụng vitamin C là rất cao, ít nhất là khoảng 1000 tấn/năm. Trong tương lai con số này có thể còn tăng lên. Hiện tại số lượng nhập khẩu chính thức cho lĩnh vực dược phẩm khoảng 700 tấn/năm (chưa tính đến nhập khẩu cho chăn nuôi và các nhu cầu bổ sung vào thực phẩm). Tuy nhiên, trong nước chưa có nhà máy sản xuất vitamin C nào, mặc dù nguồn nguyên liệu chính là glucoza đã được sản xuất trong nước. Vitamin C được sản xuất thương mại bằng các phương pháp tổng hợp hóa học hoặc bằng phương pháp kết hợp lên men nhờ vi sinh vật với tổng hợp hóa học. Phương pháp tổng hợp hóa được áp dụng cho giai đoạn este hóa của axit 2-Keto-L-Gulonic (2KLGA) thành metyl - 2-Keto-L-gulonat và giai đoạn lacton hóa este này thành axit ascorbic. 2 2 Cho đến nay, quá trình este hóa truyền thống để sản xuất metyl-2-Keto-L-gulonat là quá trình đồng thể sử dụng xúc tác axit H 2 SO 4 . Tuy nhiên, quá trình sư ̉ du ̣ ng xu ́ c ta ́ c đồng thể có nhiều nhược điểm như gây ăn mòn thiết bị, khó tách khỏi hỗn hợp sản phẩm nên tốn chi phí cho việc tinh chế sản phẩm và bã thải của quá trình tinh chế còn gây ô nhiễm môi trường . Trong khi đó , quá trình xúc tác dị thể khắc phục được ca ́ c nhược điểm trên , đồng thời, do xúc tác có độ chọn lọc cao nên hạn chế được phản ứng phụ, làm cho quá trình tinh chế sản phẩm trở nên đơn giản hơn. Vì những lý do đó, chọn hướng nghiên cứu liên quan đến tổng hợp xúc tác dị đa axit (HPA) ứng dụng cho phản ứng este hóa của axit 2- Keto- Gulonic với metanol đã được lựa chọn cho Luận văn này. 2. Mục đích nghiên cứu Nghiên cứu tổng hợp xúc tác dị thể trên cơ sở dị đa axit có cấu trúc Keggin, có tính axit mạnh, ứng dụng cho phản ứng este hóa axit 2-keto-L-Gulonic với metanol trong quá trình sản xuất Vitamin C 3. Những đóng góp của đề tài  Đã nghiên cứu tổng hợp xúc tác dị đa axit từ muối KCl và axit phosphotungstic bằng phương pháp trao đổi ion trên cơ sở khảo sát sự ảnh hưởng của các điều kiện tổng hợp đến hoạt tính xúc tác.  Đã lựa chọn được điều kiện thích hợp để tổng hợp xúc tác dị đa axit có hoạt tính cao thích hợp cho phản ứng este hóa 2-KLGA.  Đã tổng hợp xúc tác theo các điều kiện đã xác định, đặc trưng tính chất và đánh giá hoạt tính xúc tác.  Đã khảo sát hoạt các yếu tố ảnh hưởng đến phản ứng este hóa axit 2-Keto-L-Gulonic trên xúc tác dị đa axit và tìm ra điều kiện thích hợp cho phản ứng. 4. Bố cục luận văn Luận văn gồm 77 trang được chia thành các phần: Mục lục 2 trang Danh mục các ký hiệu, các chữ viết tắt 1 trang Danh mục các bảng 1 trang Danh mục các hình vẽ 3 trang Mở đầu 1 trang Chương 1. Tổng quan 31 trang Chương 2. Nội dung và phương pháp nghiên cứu 11 trang Chương 3. Kết quả và thảo luận 23 trang Kết luận và hướng nghiên cứu tiếp theo 1 trang Tài liệu tham khảo 3 trang. Trong luận văn có 29 hình vẽ, 20 bảng và sử dụng 39 tài liệu tham khảo. B. NỘI DUNG CHÍNH CỦA LUẬN VĂN Chƣơng 1. TỔNG QUAN Chương này trình bày:  Tổng quan về xúc tác dị đa axit.  Phản ứng este hóa axit 2- KLG.  Xúc tác cho phản ứng este hóa 2- KLGA. 3 3 Chƣơng 2. NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Trong luận văn này, chúng tôi tiến hành tổng hợp và đặc trưng xúc tác bằng các kỹ thuật sau:  Tổng hợp xúc tác dị đa axit bằng phương pháp trao đổi ion  Đánh giá hoạt tính xúc tác bằng phương pháp HPLC  Phương pháp nhiễu xạ tia X (X-ray diffraction: XRD)  Phương pháp đo đẳng nhiệt hấp phụ - khử hấp phụ nitơ (BET)  Phương pháp hiển vi điện tử quét (Scanning Electron Microscopy - SEM)  Phương pháp phân tích nhiệt TG- DTA  Phương pháp nhả hấp phụ NH 3  Phương pháp nhiễu xạ huỳnh quang tia X Chƣơng 3. KẾT LUẬN VÀ THẢO LUẬN 3.1. NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP XÚC TÁC K x H 3-x PW 12 O 40 Để có thể tổng hợp được xúc tác K x H 3-x PW 12 O 40 có hoạt tính cao, từ dung dịch axit phosphotungstic và dung dịch KCl bão hòa, cần khảo sát các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình nhằm tìm ra điều kiện tổng hợp thích hợp nhất. 3.1.1. Ảnh hƣởng của tỷ lệ trao đổi ion đến hoạt tính xúc tác Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của tỷ lệ trao đổi ion trong khoảng x = 2,0 ÷ 2,6 được trình bày trong bảng 3.1 (thời gian phản ứng este hóa 2- KLGA là: 420 phút). Bảng 3.1. Ảnh hƣởng của tỷ lệ trao đổi ion đến hoạt tính của xúc tác Xúc tác K 2 HPW 12 O 40 (MT-05) K 2,3 H 0,7 PW 12 O 40 (MT-06) K 2,5 H 0,5 PW 12 O 40 (MT-04) K 2,6 H 0,4 PW 12 O 40 (MT-07) Diện tích bề mặt riêng (m²/g) BET 124,47 125,93 126,92 114,93 Độ chuyển hóa 2-KLGA (%) 98,0 97,3 96,0 87,9 Kết quả trong bảng 3.1 cho thấy, cả bốn mẫu xúc tác đều có diện tích bề mặt riêng được cải thiện đáng kể so với axit phosphotungstic (< 15 m 2 /g). Điều này là do sự thay thế ion H + bằng ion K + , có bán kính nguyên tử lớn hơn, đã làm cho cấu trúc Keggin của axit phosphotungstic được nới rộng ra, dẫn đến làm tăng diện tích bề mặt riêng. Trong số 4 mẫu xúc tác đã trao đổi, xúc tác K 2 HPW 12 O 40 (mẫu MT-05) có độ chuyển hóa cao nhất (đạt 98 % sau 420 phút). Có vẻ như, nhờ lượng H + còn lại trong xúc tác MT- 05 nhiều hơn so với các mẫu xúc tác còn lại (theo tính toán lý thuyết), đồng thời cấu trúc xốp hơn nên mẫu MT- 4 4 05 có nhiều tâm axit mạnh hiệu dụng hơn, thích hợp cho phản ứng este hóa 2-KLGA. Những nghiên cứu làm sáng tỏ nhận định này sẽ được trình bày kỹ hơn trong đoạn sau. Từ những kết quả nêu trên, chúng tôi lựa chọn xúc tác có thành phần như mẫu MT-05 để tiếp tục khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tổng hợp xúc tác. 3.1.2. Ảnh hƣởng của nhiệt độ phản ứng trao đổi ion đến hoạt tính xúc tác Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ phản ứng trao đổi ion đến hoạt tính xúc tác được trình bày trong bảng 3.2 (điều kiện tổng hợp xúc tác: Tốc độ khuấy 500 vòng/phút, tốc độ nhỏ giọt: 0,6 ml/phút). Bảng 3.2. Ảnh hƣởng của nhiệt độ trao đổi đến hoạt tính xúc tác Xúc tác MT-08 MT-09 MT-10 Nhiệt độ ( o C) 30 40 50 Độ chuyển hóa 2- KLGA (%) 82,9 89,0 97,4 Kết quả trên bảng 3.2 cho thấy, khi nhiệt độ của quá trình trao đổi ion H + với K + tăng lên, xúc tác thu được có độ chuyển hóa tăng lên. Điều này có thể là do khi nhiệt độ tăng, quá trình trao đổi ion xảy ra dễ dàng hơn. Trong trường hợp xúc tác được tổng hợp tại 30 o C và 40 o C, quá trình trao đổi ion diễn ra chưa triệt để nên độ chuyển hóa chưa cao. Tại nhiệt độ 50 o C, hoạt tính của xúc tác được cải thiện rõ rệt. Tuy nhiên, tại nhiệt độ này, nước bắt đầu bị bốc hơi và KCl bắt đầu có xu hướng kết tinh. Tiếp tục tăng nhiệt độ đến 60 o C, nước bốc hơi nhiều nên KCl bị kết tinh một phần và khó thực hiện phản ứng trao đổi ion. Do đó, chúng tôi lựa chọn nhiệt độ thích hợp cho quá trình tổng hợp xúc tác là 50 0 C. 3.1.3. Ảnh hƣởng của tốc độ nhỏ giọt của quá trình trao đổi ion đến hoạt tính xúc tác Khảo sát ảnh hưởng của tốc độ nhỏ giọt của quá trình trao đổi ion đến hoạt tính xúc tác trong khoảng từ 0,4 ml/phút đến 1,0 ml/phút (Các điều kiện este hóa axit 2- KLGA là: T= 65 o C, t = 420 phút, tốc độ khuấy: 500 vòng/phút). Kết quả thực nghiệm được trình bày trong bảng 3.3. Bảng 3.3. Ảnh hƣởng của tốc độ nhỏ giọt đến hoạt tính xúc tác Xúc tác MT-11 MT-12 MT-13 MT-14 Tốc độ nhỏ giọt (ml/phút) 0,4 0,6 0,8 1,0 Độ chuyển hóa 2- KLGA (%) 97,7 98,0 94,5 91,8 Từ kết quả khảo sát chúng tôi nhận thấy, khi tốc độ nhỏ giọt của quá trình trao đổi ion tăng, xúc tác thu được có độ chuyển hóa 2 – KLGA thấp và ngược lại. Ở tốc độ nhỏ giọt từ 0,4 -0,6 ml/phút hiệu suất chuyển hóa đạt tương đương nhau. Trong khi đó, tăng tốc độ nhỏ giọt lên trên 0,6 ml/phút (các mẫu MT -13 và 5 5 MT -14), hiệu suất chuyển hóa giảm đi đáng kể. Điều này có thể là do tốc độ nhỏ giọt nhanh sẽ làm tăng cục bộ nồng độ của HPW trong dung dịch KCl bão hòa dẫn đến làm hạn chế khả năng trao đổi ion. Vì vậy, quá trình trao đổi diễn ra chưa hoàn toàn và xúc tác chưa đạt được thành phần như mong muốn. Từ thực nghiệm được trình bày trên bảng 3.3 có thể thấy, tốc độ nhỏ giọt khoảng 0,6 ml/phút là thích hợp nhất trong việc tổng hợp xúc tác. Như vậy, qua việc khảo sát các yếu tố ảnh hưởng của quá trình điều chế xúc tác đến hoạt tính xúc tác, chúng tôi đã lựa chọn điều kiện tổng hợp xúc tác thích hợp như sau: - Tỷ lệ ion trao đổi K x H 3-x PW 12 O 40 (theo lý thuyết): x = 2 - Nhiệt độ của phản ứng trao đổi ion: T = 50 o C - Tốc độ nhỏ giọt: 0,6 ml/phút. Cần chú ý rằng, giá trị ion trao đổi (x = 2) được lựa chọn ở trên là giá trị theo tính toán lý thuyết. Trên thực tế, để xác định đúng thành phần xúc tác, cần phải tiến hành phân tích nguyên tố, kết hợp với một số phương pháp đặc trưng tính chất khác. Các kết quả chi tiết về đặc trưng tính chất xúc tác sẽ được trình bày trong phần tiếp theo. 3.2. ĐẶC TRƢNG TÍNH CHẤT VÀ ĐÁNH GIÁ HOẠT TÍNH XÚC TÁC Xúc tác K 2 HPW 12 O 40 (ký hiệu là KPW) được tổng hợp theo các điều kiện thích hợp được nêu ở phần 3.1. Các tính chất hóacủa xúc tác KPW sẽ được đặc trưng nhằm tìm hiểu rõ hơn bản chất của xúc tác. Đồng thời, hoạt tính xúc tác được đánh giá thông qua phản ứng este hóa 2-KLGA để xác định vai trò của KPW trong phản ứng trên. 3.2.1. Đặc trƣng tính chất của xúc tác KPW 3.2.1.1. Đặc trưng tính chất bằng phương pháp phân tích nhiệt TG- DTA Kết quả phân tích nhiệt cho thấy, xúc tác không xảy ra sự mất khối lượng nào đáng kể trong khoảng từ 50 o C đến 600 o C. Pic thu nhiệt kèm theo sự mất khối lượng ở 70 o C là do sự mất nước trên bề mặt xúc tác. Quá trình xử lý nhiệt để loại bỏ nước ra khỏi KPW, thường được tiến hành trong khoảng 110 – 130 o C, sẽ không làm thay đổi thành phần và cấu trúc của xúc tác. Từ kết quả trên có thể thấy, xúc tác KPW thu được có tính ổn định nhiệt cao và hoàn toàn có thể áp dụng cho phản ứng este hóa 2 – KLGA với metanol thường được tiến hành ở nhiệt độ thấp (65 – 70 o C). 6 6 Hình 3.1. Giản đồ phân tích nhiệt của xúc tác KPW 3.2.1.2. Đặc trưng tính chất bằng phương pháp nhiễu xạ tia X Giản đồ nhiễu xạ tia X của xúc tác KPW được trình bày trên hình 3.2 cho những pic sắc nhọn, tương đồng với giản đồ nhiễu xạ của HPW đã được công bố [13]. Các pic chính tương ứng với các mặt phản xạ mạnh nhất, đặc trưng cho cấu trúc Keggin. Tuy nhiên, có sự dịch chuyển của các pic tại 2θ = 10,8 o ; 22 o ; 27 o ; 31 o và 36,5 o so với các pic của H 3 PW 12 O 40 . Kết quả này là do sự trao đổi ion H + bằng ion K + trong phân tử HPW. Điều này chứng tỏ ion K + đã được đưa vào mạng tinh thể thay thế một phần ion H + . 7 7 DIF - MT-05 17032011.dif - Y: 100.00 % - d x by: 1. - WL: 1.5406 - 0 - I/Ic PDF 1. - S-Q 100.0 % - Operations: Smooth 0.150 | Import File: MT-05 17032011.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 5.000 ° - End: 80.000 ° - Step: 0.005 ° - Step time: 0.1 s - Temp.: 25 °C (Room) - Time Started: 17 s - 2-Theta: 5.000 ° - Theta: 2.500 ° - Chi: 0.00 Lin (Cps) 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 2-Theta - Scale 5 10 20 30 40 50 60 70 80 d=8.16610 d=5.78236 d=4.72381 d=4.09210 d=3.66121 d=3.34288 d=2.89596 d=2.73071 d=2.47039 d=2.27230 d=2.04868 d=1.88089 d=1.74815 d=1.64071 Hình 3.2. Giản đồ nhiễu xạ tia X của xúc tác KPW 3.2.1.3. Đặc trưng tính chất bằng phương pháp hồng ngoại (IR) Phổ hồng ngoại của xúc tác KPW trên hình 3.4 xuất hiện các dải pic đặc trưng cho các nhóm dao động trong cấu trúc Keggin [12,13,15]. Điều này cho thấy, xúc tác KPW được tổng hợp bằng phương pháp trao đổi ion không những làm tăng diện tích bề mặt và dị thể hóa xúc tác mà còn giữ được cấu trúc Keggin của axit phosphotungstic. Kết quả này hoàn toàn phù hợp với kết quả nghiên cứu bằng phương pháp nhiễu xạ tia X. Dao động của các nhóm nguyên tử trong phân tử K 2 HPW 12 O 40 được chỉ ra trong hình 3.4, tương ứng là các tần số dao động được nêu ra trong bảng 3.4. 8 8 Hình 3.3. Phổ hồng ngoại của xúc tác KPW Hình 3.4. Mô hình cấu trúc Keggin tƣơng ứng với các dao động Bảng 3.4. Tần số đặc trƣng cho các dao động trong phân tử K 2 HPW 12 O 40 K 2 HPW 12 O 40  as (P-O a )  as (W-O d )  a (W-O d -W)  a (W-O c -W) 1080,7 986,0 891,3 808,0 3.2.1.4. Xác định thành phần nguyên tố bằng phương pháp XRF Kết quả phân tích thành phần nguyên tố của mẫu xúc tác KPW được trình bày trong bảng 3.5. 9 9 Bảng 3.5. Hàm lƣợng các nguyên tố có trong mẫu xúc tác STT Nguyên tố Tỷ lệ (% khối lƣợng) 1 W 94,60 2 K 3,67 3 P 1,04 4 Se 0,20 5 As 0,14 6 Si 0,12 7 Al 0,11 8 Ge 590 ppm 9 V 430 ppm Kết quả trên cho thấy, một lượng nguyên tử kali đã đi vào trong thành phần cấu trúc của xúc tác KPW. Đây là bằng chứng cho sự thay đổi về các tính chất lý hóa cũng như cấu trúc phân tử giữa xúc tác KPW với HPW. Từ các số liệu trong bảng 3.5, chúng tôi tính toán được lượng ion kali thực tế đã trao đổi trong xúc tác KPW là x = 2,2, có nghĩa là KPW có công thức phân tử là K 2,2 H 0,8 PW 12 O 40 . 3.2.1.5. Đặc trưng tính chất bằng phương pháp SEM Ảnh SEM của xúc tác KPW, thể hiện hình thái điển hình của muối đơn hóa trị của các cation có kích thước lớn (trong trường hợp này là K + ), thu được bằng phương pháp kết tủa, hoàn toàn phù hợp với các kết quả đã được công bố [31]. Các phần tử chủ yếu có dạng hình cầu, có đường kính khoảng 0,6 đến 1,4 µm. Đây cũng là một yếu tố góp phần cải thiện diện tích bề mặt riêng của xúc tác so với axit phosphotungstic. 10 10 Hình 3.5. Ảnh SEM của xúc tác KPW 3.2.1.6. Đặc trưng tính chất bằng phương pháp đẳng nhiệt hấp phụ - giải hấp Nitơ (BET) Các thông số đặc trưng của xúc tác KPW, axit phosphotungstic (HPW) và xúc tác Amberlyst thương mại (được sử dụng làm xúc tác dị thể đối chứng) thu được từ phương pháp hấp phụ - giải hấp N 2 ở 77K được thống kê ở bảng 3.6. Bảng 3.6. Các thông số đặc trƣng của các xúc tác theo BET Thông số Xúc tác KPW Xúc tác HPW Amberlyst 15 dry S BET (m 2 /g) 124,47 11,55 45,00 V pores (cm 3 /g) 0,06 - -  pores (nm) 5,20 < 2 25 Relative Pressure (p/p°) 0.000.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 0.40 0.45 0.50 0.55 0.60 0.65 0.70 0.75 0.80 0.85 0.90 0.95 1.00 0.438 Quantity Adsorbed (mmol/g) 00 5 10 15 20 16.3 Isotherm Linear Plot Chuc mt-05 (03-07-2011) - Adsorption Chuc mt-05 (03-07-2011) - Desorption Hình 3.6: Đƣờng đẳng nhiệt hấp phụ - giải hấp N 2 của xúc tác KPW Từ bảng 3.6 ta thấy, xúc tác HPW có diện tích bề mặt riêng rất thấp (11,55m 2 /g). Sau khi được dị thể hóa thành KPW, diện tích bề mặt riêng cao hơn gấp nhiều lần. Hơn nữa, đường đẳng nhiệt hấp phụ, giải hấp N 2 [...]... 360 420 Độ chuyển hóa 2- KLGA (%) Không sử dụng xúc Xúc tác Amberlyst 15 tác Dry 0 0 0 0 1,5 1,6 2, 3 2, 9 3,7 4,7 5,4 0 12, 6 20 ,0 25 ,4 37,6 57,8 71,3 79,8 87,3 93,7 96,0 12 Xúc tác KPW 0 2, 5 2, 8 16,8 27 ,5 52, 2 70,0 83,6 93,9 95,6 98,0 13 Hình 3.8 Đồ thị chuyển hóa 2- KLGA của xúc tác KPW so với xúc tác Amberlyst và trong trƣờng hợp không có xúc tác Phản ứng este hóa của axit 2- KLG trong trường hợp không... khác nhau Kết quả cho thấy xúc tác K2,2H0,8PW12O40 có hoạt tính cao nhất trong phản ứng este hóa 2- KLGA 3) Đã khảo sát phản ứng este hóa của 2- KLGA trong các trường hợp: không có xúc tác, xúc tác dị thể Amberlyst thương mại, xúc tác đồng thể (H2SO4, H3PW12O40) xúc tác dị thể KPW Kết quả cho thấy xúc tác KPW có hoạt tính cao, đạt chuyển hóa 98 % sau 420 phút phản ứng, cao hơn so với xúc tác Amberlyst thương... tương đương với xúc tác đồng thể 4) Đã tiến hành khảo sát và lựa chọn được các điều kiện thích hợp cho phản ứng este hóa axit 2- KLGA với methanol trên xúc tác KPW: tỷ lệ tâm XT/NL là 7 %, tốc độ khuấy 500v/p, nhiệt độ phản ứng 650C 5) Đã kiểm tra tính dị thể của xúc tác trong phản ứng este hóa của 2- KLGA Kết quả cho thấy, xúc tác không bị tan vào môi trường chất phản ứng của phản ứng este hóa 2 – KLGA... HPW đã tạo nên xúc tác dị thể thực sự cho quá trình este hóa 2KLGA Bảng 3.14: Kết quả đánh giá tính chất dị thể của xúc tác Thời gian phản ứng (phút) 0 Độ chuyển hóa 2- KLGA (%) Lọc bỏ xúc tác Xúc tác sau 120 phút KPW 0 0 5 2, 4 2, 5 15 2, 7 10,0 30 15,9 16,8 60 25 ,6 27 ,5 120 50,0 52, 3 180 50,0 70,0 24 0 50,8 83,6 300 49,6 93,9 360 50 ,2 95,6 420 50 ,2 98,0 19 20 Hình 3.13 Độ chuyển hóa của xúc tác KPW trƣớc... gian phản ứng Độ chuyển hóa (%) 13 14 (phút) Xúc tác H2SO4 Xúc tác HPW Xúc tác KPW 0 0 0 0 5 11,1 8,1 2, 5 15 31,3 14,9 2, 8 30 36 ,2 26,6 16,8 60 63,3 44,7 27 ,5 120 98 ,2 75 ,2 52, 3 180 99,9 87,5 70,0 24 0 99,9 94,5 83,6 300 99,9 97,7 93,9 360 99,9 99,0 95,6 420 99,9 99,9 98,0 Hình 3.9 Độ chuyển hóa của xúc tác KPW so với xúc tác đồng thể Từ kết quả trên hình 3.9 cho thấy, xúc tác KPW có tốc độ phản ứng. .. hoạt tính xúc tác KPW 3.3 .2. 1 Phản ứng este hóa 2- KLGA trên các xúc tác dị thể khác nhau Kết quả đánh giá hoạt tính xúc tác KPW so với các xúc tác dị thể khác thông qua phản ứng este hóa 2KLGA với metanol (ở 650C, tốc độ khuấy 500v/p) được trình bày trong bảng 3.8 và tương ứng là hình 3.8 Bảng 3.8 Độ chuyển hóa của 2- KLGA trên các xúc tác khác nhau Thời gian phản ứng (phút) 0 5 15 30 60 120 180 24 0 300... Đánh giá tính chất dị thể của xúc tác KPW Để đánh giá độ bền của pha hoạt tính trên xúc tác KPW, phản ứng este hóa 2- KLGA đã được tiến hành trên xúc tác này, ở nhiệt độ 65oC trong 120 phút Tiếp theo, dừng phản ứng và lọc, lấy xúc tác khỏi hỗn hợp phản ứng Dịch lọc thu được được đưa vào thiết bị phản ứng và tiếp tục tiến hành phản ứng este hóa ở các điều kiện như trước khi lọc tách xúc tác Kết quả thể... của các xúc tác Nồng độ tâm axit (mmol H+/g) Số tâm axit sử dụng trong phản ứng (mmol) HPW 0 ,20 95 0,419 KPW 0,0460 0,009 6,4 1 ,28 0 Xúc tác Amberlyst 15 dry 3.3 .2. 2 Hoạt tính của xúc tác KPW so với xúc tác đồng thể Kết quả khảo sát hoạt tính xúc tác KPW so với xúc tác đồng thể (H2SO4, HPW) được trình bày trên bảng 3.10, tương ứng là hình 3.9 Bảng 3.10 Hoạt tính của xúc tác KPW so với các xúc tác đồng... xúc tác cho độ chuyển hóa rất thấp sau 420 phút phản ứng (5,4%) Điều đó cho thấy vai trò của xúc tác trong phản ứng này là hết sức quan trọng trong việc làm tăng tốc độ phản ứng Kết quả khảo sát hoạt tính xúc tác KPW cho thấy, xúc tác KPW có độ chuyển hóa cao hơn so với xúc tác Amberlyst 15 Dry thương mại (đối chứng) Trong khi đó, kết quả tính toán số tâm axit (bảng 3.9) của các xúc tác cho thấy, xúc. .. so với xúc tác đồng thể Điều này là hoàn toàn hợp lý bởi vì xúc tác đồng thể phân bố đồng đều trong môi trường phản ứng nên chúng có hiệu quả tới từng phân tử xúc tác Tuy nhiên, sau 420 phút phản ứng, xúc tác KPW đã đạt độ chuyển hóa cân bằng, tương đương với xúc tác đồng thể Điều đó cho thấy việc dị thể hóa HPW đã tạo ra một loại xúc tác có tính axit mạnh, có độ chuyển hóa tương đương với xúc tác . về xúc tác dị đa axit (HPA) ứng dụng cho phản ứng Este hóa của axit 2- Keto- L -Gulonic với metanol: Xúc tác dị đa axit; Phản ứng este hóa axit 2- KLG; Xúc. 1 1 Nghiên cứu tổng hợp xúc tác dị đa axit ứng dụng cho phản ứng este hóa của axit 2- Keto- Gulonic với methanol Phạm Minh Tứ

Ngày đăng: 10/02/2014, 20:34

Hình ảnh liên quan

x = 2,0 ÷ 2,6 được trình bày trong bảng 3.1 (thời gian phản ứng este hóa 2-KLGA là: 420 phút). - Nghiên cứu tổng hợp xúc tác dị đa axit ứng dụng cho phản ứng este hóa của axit 2  keto  gulonic với methanol

x.

= 2,0 ÷ 2,6 được trình bày trong bảng 3.1 (thời gian phản ứng este hóa 2-KLGA là: 420 phút) Xem tại trang 3 của tài liệu.
Kết quả trên bảng 3.2 cho thấy, khi nhiệt độ của quá trình trao đổi ion H+ - Nghiên cứu tổng hợp xúc tác dị đa axit ứng dụng cho phản ứng este hóa của axit 2  keto  gulonic với methanol

t.

quả trên bảng 3.2 cho thấy, khi nhiệt độ của quá trình trao đổi ion H+ Xem tại trang 4 của tài liệu.
Bảng 3.2. Ảnh hƣởng của nhiệt độ trao đổi đến hoạt tính xúc tác - Nghiên cứu tổng hợp xúc tác dị đa axit ứng dụng cho phản ứng este hóa của axit 2  keto  gulonic với methanol

Bảng 3.2..

Ảnh hƣởng của nhiệt độ trao đổi đến hoạt tính xúc tác Xem tại trang 4 của tài liệu.
Hình 3.1. Giản đồ phân tích nhiệt của xúc tác KPW - Nghiên cứu tổng hợp xúc tác dị đa axit ứng dụng cho phản ứng este hóa của axit 2  keto  gulonic với methanol

Hình 3.1..

Giản đồ phân tích nhiệt của xúc tác KPW Xem tại trang 6 của tài liệu.
Hình 3.2. Giản đồ nhiễu xạ ti aX của xúc tác KPW - Nghiên cứu tổng hợp xúc tác dị đa axit ứng dụng cho phản ứng este hóa của axit 2  keto  gulonic với methanol

Hình 3.2..

Giản đồ nhiễu xạ ti aX của xúc tác KPW Xem tại trang 7 của tài liệu.
Hình 3.3. Phổ hồng ngoại của xúc tác KPW - Nghiên cứu tổng hợp xúc tác dị đa axit ứng dụng cho phản ứng este hóa của axit 2  keto  gulonic với methanol

Hình 3.3..

Phổ hồng ngoại của xúc tác KPW Xem tại trang 8 của tài liệu.
Hình 3.4. Mô hình cấu trúc Keggin tƣơng ứng với các dao động Bảng 3.4. Tần số đặc trƣng cho các dao động trong phân tử K 2 HPW 12 O 40 - Nghiên cứu tổng hợp xúc tác dị đa axit ứng dụng cho phản ứng este hóa của axit 2  keto  gulonic với methanol

Hình 3.4..

Mô hình cấu trúc Keggin tƣơng ứng với các dao động Bảng 3.4. Tần số đặc trƣng cho các dao động trong phân tử K 2 HPW 12 O 40 Xem tại trang 8 của tài liệu.
Bảng 3.5. Hàm lƣợng các nguyên tố có trong mẫu xúc tác - Nghiên cứu tổng hợp xúc tác dị đa axit ứng dụng cho phản ứng este hóa của axit 2  keto  gulonic với methanol

Bảng 3.5..

Hàm lƣợng các nguyên tố có trong mẫu xúc tác Xem tại trang 9 của tài liệu.
Hình 3.5. Ảnh SEM của xúc tác KPW - Nghiên cứu tổng hợp xúc tác dị đa axit ứng dụng cho phản ứng este hóa của axit 2  keto  gulonic với methanol

Hình 3.5..

Ảnh SEM của xúc tác KPW Xem tại trang 10 của tài liệu.
kê ở bảng 3.6. - Nghiên cứu tổng hợp xúc tác dị đa axit ứng dụng cho phản ứng este hóa của axit 2  keto  gulonic với methanol

k.

ê ở bảng 3.6 Xem tại trang 10 của tài liệu.
(hình 3.6) của KPW đặc trưng cho vật liệu dạng mao quản trung bình, trong khi axit HPW có cấu trúc dạng vi mao quản (không trình bày ở đây) - Nghiên cứu tổng hợp xúc tác dị đa axit ứng dụng cho phản ứng este hóa của axit 2  keto  gulonic với methanol

hình 3.6.

của KPW đặc trưng cho vật liệu dạng mao quản trung bình, trong khi axit HPW có cấu trúc dạng vi mao quản (không trình bày ở đây) Xem tại trang 11 của tài liệu.
và HPW được trình bày trong hình 3.7 và tương ứng là bảng 3.7. - Nghiên cứu tổng hợp xúc tác dị đa axit ứng dụng cho phản ứng este hóa của axit 2  keto  gulonic với methanol

v.

à HPW được trình bày trong hình 3.7 và tương ứng là bảng 3.7 Xem tại trang 11 của tài liệu.
KLGA với metanol (ở 650C, tốc độ khuấy 500v/p) được trình bày trong bảng 3.8 và tương ứng là hình 3.8. - Nghiên cứu tổng hợp xúc tác dị đa axit ứng dụng cho phản ứng este hóa của axit 2  keto  gulonic với methanol

v.

ới metanol (ở 650C, tốc độ khuấy 500v/p) được trình bày trong bảng 3.8 và tương ứng là hình 3.8 Xem tại trang 12 của tài liệu.
Hình 3.8. Đồ thị chuyển hóa 2-KLGA của xúc tác KPW so với xúc tác Amberlyst và trong trƣờng hợp không có xúc tác  - Nghiên cứu tổng hợp xúc tác dị đa axit ứng dụng cho phản ứng este hóa của axit 2  keto  gulonic với methanol

Hình 3.8..

Đồ thị chuyển hóa 2-KLGA của xúc tác KPW so với xúc tác Amberlyst và trong trƣờng hợp không có xúc tác Xem tại trang 13 của tài liệu.
Bảng 3.9: Thông số về tính axit của các xúc tác Xúc tác Nồng độ tâm axit (mmol  - Nghiên cứu tổng hợp xúc tác dị đa axit ứng dụng cho phản ứng este hóa của axit 2  keto  gulonic với methanol

Bảng 3.9.

Thông số về tính axit của các xúc tác Xúc tác Nồng độ tâm axit (mmol Xem tại trang 13 của tài liệu.
Hình 3.9. Độ chuyển hóa của xúc tác KPW so với xúc tác đồng thể - Nghiên cứu tổng hợp xúc tác dị đa axit ứng dụng cho phản ứng este hóa của axit 2  keto  gulonic với methanol

Hình 3.9..

Độ chuyển hóa của xúc tác KPW so với xúc tác đồng thể Xem tại trang 14 của tài liệu.
hóa 2-KLGA được trình bày trong bảng 3.11 và tương ứng là hình 3.10 (phản ứng thực hiện tại nhiệt độ 650 - Nghiên cứu tổng hợp xúc tác dị đa axit ứng dụng cho phản ứng este hóa của axit 2  keto  gulonic với methanol

h.

óa 2-KLGA được trình bày trong bảng 3.11 và tương ứng là hình 3.10 (phản ứng thực hiện tại nhiệt độ 650 Xem tại trang 15 của tài liệu.
H+ (tâm axit) so với khối lượng nguyên liệu axit (2-KLGA) đến độ chuyển hóa của phản ứng - Nghiên cứu tổng hợp xúc tác dị đa axit ứng dụng cho phản ứng este hóa của axit 2  keto  gulonic với methanol

t.

âm axit) so với khối lượng nguyên liệu axit (2-KLGA) đến độ chuyển hóa của phản ứng Xem tại trang 16 của tài liệu.
Hình 3.10. Đồ thị ảnh hƣởng của tỷ lệ tâm xúc tác/nguyên liệu - Nghiên cứu tổng hợp xúc tác dị đa axit ứng dụng cho phản ứng este hóa của axit 2  keto  gulonic với methanol

Hình 3.10..

Đồ thị ảnh hƣởng của tỷ lệ tâm xúc tác/nguyên liệu Xem tại trang 16 của tài liệu.
Theo kết quả từ hình 3.11 và bảng 3.12 cho thấy ở nhiệt độ 450C độ chuyển hóa của 2-KLGA khá thấp - Nghiên cứu tổng hợp xúc tác dị đa axit ứng dụng cho phản ứng este hóa của axit 2  keto  gulonic với methanol

heo.

kết quả từ hình 3.11 và bảng 3.12 cho thấy ở nhiệt độ 450C độ chuyển hóa của 2-KLGA khá thấp Xem tại trang 17 của tài liệu.
Hình 3.11. Độ chuyển hóa 2-KLGA theo nhiệt độ - Nghiên cứu tổng hợp xúc tác dị đa axit ứng dụng cho phản ứng este hóa của axit 2  keto  gulonic với methanol

Hình 3.11..

Độ chuyển hóa 2-KLGA theo nhiệt độ Xem tại trang 17 của tài liệu.
Hình 3.12. Độ chuyển hóa của 2-KLGA phụ thuộc tốc độ khuấy - Nghiên cứu tổng hợp xúc tác dị đa axit ứng dụng cho phản ứng este hóa của axit 2  keto  gulonic với methanol

Hình 3.12..

Độ chuyển hóa của 2-KLGA phụ thuộc tốc độ khuấy Xem tại trang 18 của tài liệu.
Bảng 3.14: Kết quả đánh giá tính chất dị thể của xúc tác Thời gian phản ứng  - Nghiên cứu tổng hợp xúc tác dị đa axit ứng dụng cho phản ứng este hóa của axit 2  keto  gulonic với methanol

Bảng 3.14.

Kết quả đánh giá tính chất dị thể của xúc tác Thời gian phản ứng Xem tại trang 19 của tài liệu.

Từ khóa liên quan

Tài liệu cùng người dùng

  • Đang cập nhật ...

Tài liệu liên quan