ПОЛУЧЕНИЕ КСИЛИТА ИЗ КСИЛАНА ДРЕВЕСИНЫ БЕРЕЗЫ НА БИФУНКЦИОНАЛЬНЫХ Ru-СОДЕРЖАЩИХ КАТАЛИЗАТОРАХ НА ОСНОВЕ УГЛЕРОДНОГО МАТЕРИАЛА СИБУНИТ-4®
УДК 547.458, 544.478
Аннотация
Одностадийное получение ксилита из ксилана представляется более экологически безопасным и экономически привлекательным, благодаря отсутствию промежуточных стадий очистки и подготовки сырья. Для данного процесса были синтезированы бифункциональные катализаторы, содержащие нанодисперсные частицы рутения (0.5–3%) на углеродном носителе Сибунит-4 с различной кислотностью (температура окисления 400–500 °С) и исследованы комплексом физико-химических методов. Отдельно рассмотрены реакции гидролиза ксилана и гидрирования ксилозы в присутствии Ru-содержащих углеродных катализаторов. Изучено влияние кислотности носителя Сибунит-4 и содержание рутения (0.5–3%) на выход продуктов гидролиза гемицеллюлозы и гидрирования моносахарида соответственно. Установлено, что наиболее активным в процессе гидролиза ксилана и гидрирования ксилозы является катализатор с содержанием рутения 2% и с температурой окисления углеродного носителя 450 °С, обеспечивающей максимальную кислотность носителя. В одностадийном процессе гидролиза-гидрирования ксилана в мономерные продукты в присутствии катализатора 2RuSib450 реакция гидролиза ксилана протекает медленнее, чем реакция гидрирования ксилозы, при этом образуется большое количество пропиленгликоля и этиленгликоля, указывающее на низкую селективность катализатора по отношению к ксилиту, выход которого не превышает 6 мас.%. В одностадийном процессе гидролиза-переноса водорода в комбинации H2SO4 и 2RuSib450 в растворе изопропанол-вода из ксилана был получен ксилит с высоким выходом (89 мас.%). Небольшое содержание H2SO4 (0.05 мас.%) позволяет проводить процессы в оборудовании из стандартной нержавеющей стали вместо коррозионностойких сплавов.
Скачивания
Metrics
Литература
Varzakas T., Labropoulos A., Anestis S. Sweeteners: Nutritional Aspects, Applications, and Production Technology. Boca Raton, 2012, 476 p. https://doi.org/10.1201/b12065.
Rama P. et al. Platform Chemical Biorefinery. Future Green Industry, 2016, pp. 201–216.
Delgado Y., Valmaña O., Mandelli D., Carvalho W., Pontes L.A.M. Catalysis Today, 2020, vol. 344, pp. 2–14. https://doi.org/10.1016/j.cattod.2018.07.060.
Aliakbarian B., de Faveri D., Perego P., Converti A. D-Xylitol: Fermentative Production, Application and Commercialization. Springer Berlin-Heidelberg, Berlin, Heidelberg, 2012, pp. 229–244.
Herskowitz M. Chemical Engineering Science, 1985, vol. 40(7), pp. 1309–1311.
Mikkola J.-P., Salmi T. Catalysis Today, 2001, vol. 64, pp. 271–277. https://doi.org/10.1016/S0920-5861(00)00530-7.
García B., Moreno J., Morales G., Melero J.A., Iglesias J. Applied Sciences, 2020, vol. 10(5), p. 1843. https://doi.org/10.3390/app10051843.
Murzin D.Y., Duque A., Arve K., Sifontes V., Aho A., Eränen K., Salmi T. Biomass Sugars for Non-Fuel Applications. The Royal Society of Chemistry, 2016, pp. 89–133.
Akpe S.G., Choi S.H., Ham H.C. Physical Chemistry Chemical Physics, 2021, vol. 23(46), pp. 26195–26208. https://doi.org/10.1039/d1cp04660h.
Hernández-Mejía C., Gnanakumar E.S., Olivos-Suarez A.I., Gascón J., Greer H.F., Zhou W., Rothenberg G., Shiju N.R. Catalysis Science & Technology, 2016, vol. 6, pp. 577–582. https://doi.org/10.1039/C5CY01005E.
Vilcocq L., Paez A., Freitas V., Veyre L., Fongarland P., Philippe R. RSC Advances, 2021, vol. 11, pp. 39387–39398. https://doi.org/10.1039/d1ra08193d.
Mishra D.K., Dabbawala A.A., Hwang J.-S. Journal of Molecular Catalysis A: Chemical, 2013, vol. 376, pp. 63–70. https://doi.org/10.1016/j.molcata.2013.04.011.
Golubkov V.A., Zaytseva Yu.N., Kirik S.D., Yeremina A.O., Sychev V.V., Taran O.P. Khimiya rastitel'nogo syr'ya, 2023, no. 4, pp. 397–405. https://doi.org/10.14258/jcprm.20230414105. (in Russ.).
Du H., Ma X., Jiang M., Peifang Y., Zhao Y., Zhang Z. Catalysis Today, 2020, vol. 365, pp. 265–273. https://doi.org/10.1016/j.cattod.2020.04.009.
Ribeiro L.S., Delgado J.J., Órfão J.J.M., Pereira M.F.R. RSC Advances, 2016, vol. 6, pp. 95320–95327. https://doi.org/10.1039/C6RA19666G.
Ribeiro L.S., Órfão J.J.M., Pereira M.F.R. Materials Today Sustainability, 2020, vol. 11-12, 100058. https://doi.org/10.1016/j.mtsust.2020.100058.
Taran O.P., Descorme C., Polyanskaya E.M., Ayusheev A.B., Besson M., Parmon V.N. Catalysis in Industry, 2013, vol. 5(2), pp. 164–174. https://doi.org/10.1134/S2070050411020152.
Bhaumik P., Dhepe P.L. Biomass Sugars for Non-Fuel Applications. The Royal Society of Chemistry, 2016, pp. 1–53. https://doi.org/10.1039/9781782622079-00001.
Ribeiro L., Órfão J.J.M., Pereira M. Green Processing and Synthesis, 2017, vol. 6. https://doi.org/10.1515/gps-2016-0174.
Yi G., Zhang Y. ChemSusChem, 2012, vol. 5(8), pp. 1383–1387. https://doi.org/10.1002/cssc.201200290.
Dietrich K., Hernandez-Mejia C., Verschuren P., Rothenberg G., Shiju N.R. Organic Process Research & Development, 2017, vol. 21(2), pp. 165–170. https://doi.org/10.1021/acs.oprd.6b00169.
Kuznetsov B.N., Sudakova I.G., Chudina A.I., Garyntseva N.V., Kazachenko A.S., Skripnikov A.M., Malyar Y.N., Ivanov I.P. Biomass Conversion and Biorefinery, 2024, vol. 14(2), pp. 2341–2355. https://doi.org/10.1007/s13399-022-02498-x.
Noh J.S., Schwarz J.A. Journal of Colloid and Interface Science, 1989, vol. 130, pp. 157–164. https://doi.org/10.1016/0021-9797(89)90086-6.
Mishra D., Dabbawala A., Hwang J.-S. Journal of Molecular Catalysis A: Chemical, 2013, vol. 376, pp. 63–70. https://doi.org/10.1016/j.molcata.2013.04.011.
Moseenkov S.I., Kuznetsov V.L., Zolotarev N.A., Kolesov B.A., Prosvirin I.P., Ishchenko A.V., Zavorin A.V. Materials, 2023, vol. 16(3), 1112. https://doi.org/10.3390/ma16031112.
Li H., Xu T., Wang C., Chen J., Zhou H., Liu H. Journal of Physics D: Applied Physics, 2004, vol. 38(1), pp. 62–69. https://doi.org/10.1088/0022-3727/38/1/011.
Taran O.P., Polyanskaya E.M., Ogorodnikova O.L., Descorme C., Besson M., Parmon V.N. Catalysis in Industry, 2010, vol. 2(4), pp. 381–386. https://doi.org/10.1134/S2070050410040136.
Menashe N., Shvo Y. Organometallics, 1991, vol. 10(11), pp. 3885–3891.
van der Klis F., Gootjes L., van Haveren J., van Es D.S., Bitter J.H. Green Chemistry, 2015, vol. 17(7), pp. 3900–3909. https://doi.org/10.1039/C5GC01012H.
Copyright (c) 2024 Химия растительного сырья
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Авторы, которые публикуются в данном журнале, соглашаются со следующими условиями:
1. Авторы сохраняют за собой авторские права на работу и передают журналу право первой публикации вместе с работой, одновременно лицензируя ее на условиях Creative Commons Attribution License, которая позволяет другим распространять данную работу с обязательным указанием авторства данной работы и ссылкой на оригинальную публикацию в этом журнале.
2. Авторы сохраняют право заключать отдельные, дополнительные контрактные соглашения на неэксклюзивное распространение версии работы, опубликованной этим журналом (например, разместить ее в университетском хранилище или опубликовать ее в книге), со ссылкой на оригинальную публикацию в этом журнале.
3. Авторам разрешается размещать их работу в сети Интернет (например, в университетском хранилище или на их персональном веб-сайте) до и во время процесса рассмотрения ее данным журналом, так как это может привести к продуктивному обсуждению, а также к большему количеству ссылок на данную опубликованную работу.
