We presenteren een protocol voor de synthese van C5-suikers (xylose en arabinose) uit een hernieuwbare niet-eetbare lignocellulose biomassa (d.w.z., jute) met de aanwezigheid van Brønsted-zuur, Ionische vloeistoffen (BAILs) als de katalysator in water. De katalysator BAILs tentoongesteld beter katalytische prestaties dan conventionele minerale zure katalysatoren (H2SO4 en HCl).
Een abonnement op JoVE is vereist om deze inhoud te bekijken. Log in of start vandaag met uw gratis proefperiode.
Methodenartikel
Een nieuwe methode voor de analyse van de Pentosan aanwezig in Jute biomassa en de omzetting in suiker monomeren met zure Ionische vloeistof
In dit artikel
Samenvatting
Samenvatting
Onlangs, Ionische vloeistoffen (ILs) worden gebruikt voor biomassa valorisatie in waardevolle chemicaliën vanwege hun opmerkelijke eigenschappen zoals thermische stabiliteit, lagere dampdruk, niet-ontvlambaarheid, hogere warmtecapaciteit, en afstembare oplosbaarheid en zuren. Hier tonen we een methode voor de synthese van C5-suikers (xylose en arabinose) van de pentosan aanwezig in jute biomassa in een één-pot-proces met behulp van een katalytische hoeveelheid Brønsted-zuur 1-methyl-3-(3-sulfopropyl)-imidazolium waterstof sulfaat IL. De zure IL wordt gesynthetiseerd in het lab en gekenmerkt met behulp van NMR spectroscopische technieken voor het begrip van de zuiverheid. De verschillende eigenschappen van BORGTOCHT worden gemeten zoals zure sterkte, thermische en hydrothermale stabiliteit, waaruit bleek dat de katalysator stabiel bij een hogere temperatuur (250 ° C is) en beschikt over zeer hoge zuur sterkte (Ho 1,57). De zure IL zet meer dan 90% van de pentosan in suikers en furfural. De presentatie methode in deze studie kan dus ook worden gebruikt voor de beoordeling van de concentratie van de pentosan in andere soorten lignocellulose biomassa.
Inleiding
Biomassa heeft een groot potentieel als een hernieuwbare energie en chemische bron omdat het duurzame, goedkope en gelijkelijk verdeeld in tegenstelling tot fossiele bronnen, waardoor het een van de veelbelovende kandidaten ter vervanging van fossiele grondstoffen. De geschatte productie van lignocellulose biomassa is 146 miljard ton per jaar1. De lignocellulose biomassa bestaat voornamelijk uit hemicellulose, lignine en cellulose als de drie belangrijkste onderdelen daarvan. Lignine is een aromatische polymeer gemaakt van Fenylpropanoïde eenheden; aan de andere kant, zijn cellulose en hemicellulose de polysacharide onderdelen van lignocellulos....
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Protocol
Verschillende chemicaliën die worden gebruikt in de voorstellende werk zijn giftig en kankerverwekkend. Gebruik alle passende veiligheidspraktijken bij het uitvoeren van de synthese van IL en biomassa verwerking.
1. bereiding van zure IL
- 7.625 mmol van 1,3-propaan Sulton toevoegen in een 50 mL ronde onderkant kolf en sluit de kolf of fles met een rubber tussenschot.
- Voeg 7.625 mmol van 1-methylimidazole in 7.625 mmol van 1,3 propaansulton langzaam (10 min) bij 0 ° C met een injectiespuit (1 mL).
- Na de volledige toevoeging van 1-methylimidazole en 1,3 propaansulton, voeg toe 15 mL droge tolueen en het mengsel ge....
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Resultaten
De exacte hoeveelheid pentosan en lignine hersteld van de biomassa hangt af van het type van lignocellulose biomassa. Vergelijkbare soorten lignocellulose biomassa verzameld vanop verschillende plaatsen hebben verschillende concentratie van pentosan en lignine. De jute biomassa gebruikt in deze studie bevat 20 wt% pentosan en 14 wt% lignine.
Figuur 1 geeft een vergelijking van de k.......
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Discussie
De pentosan presenteren in jute biomassa omzetten in C5 suiker monomeren is aangetoond door middel van verschillende homogene Brønsted zure katalysatoren zoals H2SO4, HCl, en zure IL. Bovendien werd het katalytische resultaat van de zure IL vergeleken met de IL zonder zuren (1-butyl-3-methylimidazolium chloride). Alle reacties werden uitgevoerd in een autoclaaf Parr op 160 ° C in water. Het gebruik van zure IL toonde de hoogste conversie van de pentosan in vergelijking met homogene zuren in dit werk.......
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Openbaarmakingen
Wij hebben niets te onthullen.
Dankbetuigingen
Wij zouden graag willen bedanken het ministerie van wetenschap en technologie (MOST) van Taiwan (104-2628-E-002-008-MY3 105-2218-E-155-007; 105-2221-E-002-003-MY3; 105-2221-E-002-227-MY3; 105-2622-E-155-003-CC2) en het doel van het Project van de Universiteit van de Top op nationale Taiwan Universiteit (105R7706) voor de financiële steun. Wij zijn dankbaar aan de Wereldbank voor de gedeeltelijke financiering van dit werk door een subproject van hogeronderwijs kwaliteit Enhancement Project (HEQEP), volledige voorstel #2071. Dit werk was ook gedeeltelijk ondersteund door de Universiteit van Wollongong AIIM (goud financiering).
....Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Materialen
| Naam | Bedrijf | Catalogusnummer | Opmerkingen |
|---|---|---|---|
| 1-Methylimidazole | Sigma Aldrich | M50834 | |
| 1,3-Propaansulton | Sigma Aldrich | P50706 | Vochtgevoelig |
| p-nitroaniline | Sigma Aldrich | 185310 | |
| Tolueen | J. T. Baker | 9460-03 | |
| Zwavelzuur | Honeywell-Fluka | 30743 | Zeer corrosief |
| Zoutzuur | Honeywell-Fluka | 30719 | Zeer corrosief |
| 1-butyl-3-methylimidazoliumchloride | Sigma Aldrich | 900856 | Zeer hygroscopisch |
| D(+)-Xylose | Acros Organics | 141001000 | |
| L(+)-Arabinose | Acros Organics | 104981000 | |
| UV-spectrometer | JASCO | V-670 | |
| Parr reactor | Parr USA | Seriese 4560 | |
| Parr reactorcontroller | Parr USA | Seriese 4848 | |
| Hogedruk vloeistofchromatografie (HPLC) | JASCO | Seriese LC-2000 | |
| Digitale hotplate roerder | Thermo Scientific | SP142020-33Q Cimarec | |
| Ovenoven | Thermal Scientific | FB1400 Thermolyne blast ovenoven |
Referenties
- Demirbaş, A. Biomass resource facilities and biomass conversion processing for fuels and chemicals. Energy Convers. Manage. 42 (11), 1357-1378 (2001).
- Matsagar, B. M., Dhepe, P. L. Brönsted acidic ionic liquid-catalyzed conversion of hemicellulose into sugars. Catal. Sci. Technol. 5 (1), 531-539 (2015).
- Matsagar, B. M., Dhepe, P. L. Eff....
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Herprints en machtigingen
